Какова допустимая температура жил кабеля с бумажной изоляцией напряжением 10 кв

ОКС 29.060.20
ОКП 35 0000

Дата введения 2010-01-01

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 Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 46 «Кабельные изделия»

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60724:2000 «Предельные температуры электрических кабелей на номинальное напряжение 1 кВ ( 1,2 кВ) и 3 кВ ( 3,6 кВ) в условиях короткого замыкания» [IEC 60724:2000 «Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages of 1 kV ( 1,2 kV) and 3 kV ( 3,6 kV)»] с изменением N 1:2008, которое выделено в тексте слева двойной вертикальной линией.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении А

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

При выборе параметров кабельной сети в условиях короткого замыкания следует руководствоваться следующими факторами:

b) максимальным значением тока, при котором не произойдет механическое повреждение (такое как растрескивание) вследствие возникновения электромагнитных сил. Независимо от расчетов по предельным температурам это значение определяет максимальный ток, который не должен быть превышен;

c) тепловыми рабочими характеристиками соединительных и концевых муфт в диапазонах предельных значений тока и продолжительности его протекания, установленных для рассматриваемого кабеля. Арматура должна также выдерживать термомеханические и электромагнитные нагрузки, создаваемые током короткого замыкания;

d) условиями прокладки, оказывающими влияние на указанные выше факторы.

Фактор а) подробно рассмотрен в настоящем стандарте, и пределы установлены только на основе конструкции кабеля. Предполагается, что действие одного короткого замыкания не вызывает значительного повреждения кабеля, но повторение коротких замыканий может накапливать дефекты. Указания по факторам с) и d) приводятся при необходимости, когда это касается термомеханических нагрузок, возникающих в токопроводящих жилах и металлических оболочках. Фактор b) в настоящем стандарте не учитывается.

Предельные значения температур, рекомендованные настоящим стандартом, следует использовать только для руководства.

Установление предельных значений температур для соединительных и концевых муфт не представляется возможным вследствие того, что их конструкция не стандартизована и поведение различно. В идеальном случае арматура должна быть сконструирована так, чтобы можно было полностью использовать мощность кабеля, но это не всегда оправдано экономически, поэтому возможности кабельной сети в условиях коротких замыканий могут определяться характеристиками ее соединительных и концевых муфт. Насколько возможно, в настоящем стандарте даются рекомендации по характеристикам арматуры, монтируемой на кабелях, рассчитанных на предельные параметры короткого замыкания, приведенные в настоящем стандарте.

1 Область применения

Настоящий стандарт является руководством по максимальным пределам температуры электрических кабелей на номинальное напряжение 1 кВ ( 1,2 кВ) и 3 кВ ( 3,6 кВ) в условиях короткого замыкания. В стандарте приведены указания, касающиеся:

— материалов изоляции;

— материалов наружной оболочки и подушки;

— материалов токопроводящей жилы и металлической оболочки и способов их соединения.

Указания стандарта учитывают конструкцию арматуры и влияние условий прокладки на предельно допустимую температуру нагрева.

Расчет допустимого тока короткого замыкания в токопроводящих конструктивных элементах кабеля следует проводить по МЭК 60949.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

МЭК 60055 (все части) Кабели с бумажной изоляцией в металлической оболочке на номинальное напряжение до 18/30 кВ включительно (с медными или алюминиевыми токопроводящими жилами, исключая маслонаполненные кабели и кабели с газом под давлением)

МЭК 60502-1 Кабели силовые с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 1 кВ ( 1,2 кВ) до 30 кВ ( 3,6 кВ). Часть 1. Кабели на номинальное напряжение 1 кВ ( 1,2 кВ) и 3 кВ ( 3,6 кВ)
_______________
В случае недатированных ссылок следует применять последнее издание нормативного документа.

МЭК 60949:1988 Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева

3 Факторы, определяющие применение предельных температур

3.1 Общие положения

3.2 Кабели

3.2.1 Кабели с бумажной изоляцией (кабели с пропитанной бумажной изоляцией по МЭК 60055)

Предельные температуры для кабелей с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольным или нестекающим составом, обусловлены способностью пропиточного к миграции и образованию пустот. Для всех кабелей с бумажной изоляцией имеются также ограничения из-за теплового разрушения элементов кабеля и возможного разрыва бумажных лент вследствие перемещения изолированных жил.

3.2.2 Кабели с полимерной изоляцией по МЭК 60502-1

Для термопластичных изоляционных материалов предельные значения температур следует применять с осторожностью, если кабели проложены непосредственно в грунте или прочно закреплены скобами при прокладке на воздухе. Локальные механические нагрузки при закреплении скобами или при монтаже с радиусом изгиба менее установленного, особенно для жестко закрепленных кабелей, могут вызвать значительные деформирующие усилия в кабелях при коротком замыкании. При невозможности изменить эти условия рекомендуется уменьшить предельное значение температуры на 10 °С.

3.3 Арматура

Следует учитывать конструкцию и способ монтажа соединительных и концевых муфт с тем, чтобы предельные температуры при токах короткого замыкания, установленные в настоящем стандарте, могли быть с безопасностью использованы на практике. Приведенные ниже указания а)-h) не являются исчерпывающими и предназначены только для руководства. Предпочтительно, чтобы характеристики арматуры рассматривались в совокупности с конкретными условиями прокладки кабеля.

a) Продольные силы в токопроводящих жилах кабеля могут быть значительными в зависимости от

повреждения в соединительных и концевых муфтах.

b) Короткое замыкание вызывает осевое растяжение токопроводящих жил кабеля. Это растяжение может продолжаться в течение весьма длительного времени, особенно если кабель после короткого

c) В кабелях с пропитанной бумажной изоляцией расширение пропиточного состава может привести к значительному увеличению жидкостного давления. Если пропиточный состав просочится в соединительные и концевые муфты, может произойти размягчение битумного заполнения. Влага может проникнуть в арматуру и кабель в таком количестве, что повлияет на характеристики изоляции.

d) Установление предельного значения температуры подразумевает, что допустимо любое сочетание величины тока и времени, которое обеспечивает температуру, не превышающую это предельное значение. Для токов короткого замыкания этого недостаточно. Во избежание чрезмерных электромагнитных сил должен быть установлен дополнительный предел для пикового значения тока. Эти силы весьма существенны для концевых муфт и требуются соответствующие крепления, чтобы избежать их нежелательных перемещений и повреждений.

e) Если предполагается, что температура жилы будет выше 160 °С, то не следует применять муфты с использованием пайки.

f) Следует проверять конструкцию в отношении стабильности электрического контакта во всех соединениях муфт (таких как соединения токопроводящих жил, соединения брони и металлической оболочки) при коротком замыкании.

g) Проволоки экрана и/или брони, смонтированные вместе в соединительной или концевой муфте, могут иметь более низкие характеристики при коротком замыкании, чем в кабеле. Для таких соединений ожидаемое повышение температуры не должно быть чрезмерным для примененных материалов и должны быть предусмотрены соответствующие механические крепления.

h) Следует учитывать возможность усадки полимерной изоляции в продольном направлении на разделанных концах кабеля после воздействия температуры короткого замыкания.

3.4 Условия прокладки

Для наиболее полного использования характеристик кабеля в условиях короткого замыкания следует проанализировать влияние условий прокладки. Одним из важных факторов является величина и характер механического воздействия на кабель. Увеличение длины кабеля во время короткого замыкания может быть значительным. Когда этому удлинению оказывается противодействие, то возникают значительные силы.

Кабели воздушной прокладки рекомендуется прокладывать так, чтобы удлинение поглощалось в большей степени равномерно по длине (что достигается прокладкой по извилистой трассе), чем в результате повышенной подвижности только лишь нескольких точек. Места крепления должны быть расположены на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы не препятствовать боковому смещению многожильных кабелей или групп одножильных кабелей.

Если кабели проложены непосредственно в грунте или места крепления расположены часто, должны быть установлены приспособления у соединительных и концевых муфт, компенсирующие возникающие продольные силы. Следует избегать резких изгибов, т.к. продольные силы трансформируются в радиальное давление в местах изгибов по трассе кабеля, что может вызвать повреждение термопластичных элементов конструкции кабеля, таких как изоляция и оболочки. Рекомендуется, чтобы минимальный радиус изгиба при прокладке отвечал соответствующим правилам по прокладке. Для кабелей воздушной прокладки желательно также избегать закрепления в местах изгиба для предотвращения местного давления на кабель.

4 Максимально допустимые температуры при коротком замыкании для кабелей на номинальное напряжение 1 кВ (U(m)=1,2 кВ) и 3 кВ (U(m)=3,6 кВ)

Таблицы 1-3 следует использовать с учетом пояснений раздела 3. Указанные значения предельных температур являются фактическими значениями температуры токопроводящих элементов. Предельные значения приведены для короткого замыкания продолжительностью не более 5 с.

При выборе предельной температуры для конкретной конструкции кабеля следует учитывать указанное во всех подпунктах 4.1-4.3.

4.1 Материалы изоляции

Предельные температуры для всех типов токопроводящих жил, находящихся в контакте с материалами изоляции, приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Предельные температуры нагрева для материалов изоляции

Источник

Допустимая температура нагрева кабеля

Под термином «допустимая температура нагрева кабеля»чаще всего понимается параметр, определяющий температурный режим эксплуатации кабеля, при котором изоляция сохраняет свою долговечность и практические качества. Однако при выборе кабеля стоит использовать более широкий подход, то есть учесть также температуру нагрева жил.
В первом случае подразумевается температура окружающей среды, во втором – нагрев самого кабеля, вызванный электрическим сопротивлением токоведущих жил.

Допустимая температура нагрева изоляции кабеля

При чрезмерном нагреве или охлаждении изоляция может начать деградировать тем или иным образом. Это, в свою очередь, может привести к повреждению кабеля, а также подключённых к нему приборов и механизмов. Как следствие, допустимая температура нагрева проводов и кабелей зависит в первую очередь от материала изоляции.
«Обычные» кабели с пластмассовой (ПВХ пластикат, полиэтилен, полимеры), бумажной, резиновой изоляцией на эксплуатацию в температурных условиях от -50 до +50 градусов (здесь и далее приведены значения в градусах по шкале Цельсия). При превышении этого значения материал оболочки и изоляции начинает деградировать до расплавления. Сверхохлаждение, в свою очередь, приводит к механическому разрушению изоляции – появлению трещин, изломов и других дефектов. К примеру, допустимая температура нагрева кабеля ВВГнг в стандартном исполнении во время эксплуатации — +50°C, минимальная — -50°C, а у кабеля, в конструкции которого используется ПВХ пластикат повышенной холодостойкости может выдерживать температуру до -60&degC включительно.
Если планируется эксплуатировать кабель в более экстремальных температурных условиях, целесообразно рассмотреть специализированные модели с изоляцией из иных материалов – фторопласт, силикон и других. Кроме того, при эксплуатации в экстремально холодных условиях подойдут холодостойкие исполнения.

Допустимая температура нагрева изоляции жил кабеля

Допустимая температура нагрева жил кабеля также зависит от материала изоляции, а в некоторых случаях – от рабочего напряжения. Длительно допустимая температура нагрева изоляции жил кабелей в зависимости от типа изоляции составляет:
• бумажная:
◦ до 3 кВ включительно – 80°C;
◦ 6 кВ – 65°C;
◦ 10 кВ – 60°C;
◦ 20-35 кВ – 50°C.
• бумажная обеднённо-пропитанная:
◦ 1 кВ – 80°C;
◦ 6 кВ –75°C.
• резиновая – 65°C;
• сшитый полиэтилен (СПЭ) и этиленпропиленовая резина (ЭПР) — 90°C;
• ПВХ пластикат и полимерная композиция – 70°C;
• маслонаполненные – 70-80°C в зависимости от типа прокладки.

Для всех типов изоляции допустимо кратковременное повышение температуры в аварийном или пусковом режиме (перегрузки). Допустимые значения температур в зависимости от типа изоляции составляют:
• бумажная обеднённо-пропитанная – 95°C, но не более 10% от эксплуатационного времени;
• резиновая – 110°C , но только при пусковом режиме;
• ПВХ изоляция и полимерная композиция — +80°C в режиме перегрузки;
• СПЭ и ЭПР — +130°C в режиме перегрузки (в аварийном режиме);
• маслонаполненные — 80°C, при этом продолжительность непрерывной работы в аварийном режиме должна быть не более 100 часов. Максимальный период работы в аварийном режиме – не выше 500 часов в год. Интервал между перегрузками не должен быть менее 10 суток.
Эксплуатации кабеля с бумажной изоляцией при напряжении 20 или 35 кВт в аварийном режиме не допускается. Эксплуатация кабеля с бумажной изоляцией при напряжении до 10 кВ включительно в аварийном режиме разрешается в течение не более 5 суток с учётом коэффициентов допустимой перегрузки.

Источник

Предельно допустимые температуры нагрева кабелей и проводов

Протекание электрического тока через проводник вызывает его нагревание. Количество тепла, выделяемое при протекании тока через проводник, будет пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени протекания:

Где: Q – количество выделяемой теплоты, Дж;

I – величина протекаемого тока, А;

R – сопротивление проводника, Ом;

t – время работы;

В процессе выделения тепла температура провода или кабеля начнет превышать температуру окружающей среды. Соответственно начнется процесс отдачи тепла проводом в окружающую среду. Этот процесс будет продолжатся до наступления теплового равновесия – когда количество отдаваемого кабелем тепла в окружающую среду станет равным количеству получаемого тепла от протекания электрического тока. При этом повышение температуры провода или кабеля происходить больше не будет.

Температуру, при которой наступает тепловое равновесие, называют установившейся или номинальной. На практике довольно часто используют понятие температуры перегрева, которая равна разности температур провода и окружающей среды:

Чрезмерно высокая температура проводов и кабелей приводит к преждевременному высыханию изоляции, а у проводников без изоляции к ускоренному окислению соединительных контактов и, как следствие, ухудшению проводимости. Кроме того, перегрев сверх допустимых величин может приводить к пожарам. Поэтому в ПУЭ устанавливаются следующие допустимые максимально длительно температуры проводов и кабелей:

Температура проводника достигнет своего установившегося значения не мгновенно, а по истечению какого-то промежутка времени после включения.

Закон изменения величины нагрева проводника можно выразить следующей формулой:

Где: τ уст – установившийся перегрев для определенной токовой нагрузки, 0 С;

е – основание натуральных логарифмов (е = 2,71);

Т – постоянная времени нагрева, то есть это время, за которое проводник смог бы достигнуть установившегося перегрева, если бы не было отвода тепла в окружающую среду;

Соответственно после отключения проводника от сети начинается процесс его охлаждения до температуры окружающей среды. Этот процесс можно описать уравнением:

Источник