Аккумуляторные батареи

    Задание:

   1. Исследовать влияние быстродействия защит и удалённости КЗ на термическую стойкость и невозгораемость кабелей.

   2. Оценить погрешность определения температуры кабелей, обусловленную предположением об адиабатическом характере процесса нагрева жил токами КЗ. 

   Исходные  данные

   Расчётная схема, по которой выполнялась лабораторная работа представлена на рис. 1. 

Рис. 1.1. Расчётная схема. 

Параметры трансформатора:

     - Sном = 250 кВ∙А.

Параметры кабеля:

   - типа AВВГ.

Выполнение работы

1. Расчёт с учётом теплообмена между жилами кабеля и его изоляцией. 

а) Варьируя сечение кабеля, определить минимальное сечение, отвечающее требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале кабельной линии. Продолжительность КЗ при проверке термической стойкости принимать равной сумме выдержки времени основной защиты 0,1 с и полного времени срабатывания привода выключателя 0,04 с. Время срабатывания резервной защиты для проверки кабелей на невозгораемость принять равным 0,25 с. 
 

Рис. 1.2. Расчётная схема для пункта а. 
 

Основная  защита (t_c.,p = 0,14 с):

     - для кабеля AВВГ 3´16: t° = 235°C > 160°C;

     - для кабеля AВВГ 3´25: t° = 127° C < 160°C.

Резервная защита (t_pез. = 0,25 с):

     - для кабеля AВВГ 3´16: t° = 415°C > 350°C;

    - для  кабеля AВВГ 3´25: t° = 182° C < 350°C. 

    Следовательно, минимальное сечение, отвечающее требованиям  термической стойкости и невозгораемости  при КЗ в начале кабельной линии  равно 25 мм². 

    б) Определить минимальное сечение кабеля, отвечающее требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ на расстоянии 20 м от начала кабельной линии.

Рис. 1.3. Расчётная схема к пункту б. 

Основная  защита (t_c.,p = 0,14 с):

     - для кабеля AВВГ 3´16: t° = 115°C < 160°C.

Резервная защита (t_pез. = 0,25 с):

    - для  кабеля AВВГ 3´16: t° = 153°C < 350°C. 

   Условия выполняются. Сечение кабеля, равное 16 мм, является минимальным сечением, отвечающем требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ на расстоянии 20 м от начала кабельной линии. 

   в) Определить минимальные сечения кабелей, отвечающих требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале и на расстоянии 20 м от начала кабельной линии при выдержках времени основной и резервной защит 0,25 с и 0,4 с соответственно.

     г) Определить минимальные сечения кабелей, отвечающих требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале и на расстоянии 20 м от начала кабельной линии при выдержках времени основной и резервной защит 0,4 с и 0,7 с соответственно.

     Выводы:

     Чем больше время срабатывания защит (расчётная  продолжительность КЗ), тем бóльшее сечение кабельной линии необходимо применять.

Чем дальше расчётная  точка КЗ от начала кабельной линии, тем меньшее сечение нам необходимо использовать. 

2. Расчёт без учёта  теплообмена между  жилами кабеля  и его изоляцией. 

     а) Варьируя сечение кабеля, определить минимальное сечение, отвечающее требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале кабельной линии. Продолжительность КЗ при проверке термической стойкости принимать равной сумме выдержки времени основной защиты 0,1 с и полного времени срабатывания привода выключателя 0,04 с. Время срабатывания резервной защиты для проверки кабелей на невозгораемость принять равным 0,25 с. 

Рис. 2.1. Расчётная схема для пункта а. 

Основная защита (t_c.,p = 0,14 с):

     - для кабеля АВВГ 3´25: t° = 202°C > 160°C;

     - для кабеля АВВГ 3´35: t° = 123° C < 160°C.

Резервная защита (t_pез. = 0,25 с):

     - для кабеля АВВГ 3´25: t° = 361°C > 350°C;

    - для  кабеля АВВГ 3´35: t° = 187° C < 350°C. 

   Следовательно, минимальное сечение, отвечающее требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале кабельной линии равно 35 мм2. 

   б) Определить минимальное сечение кабеля, отвечающее требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ на расстоянии 20 м от начала кабельной линии.

Рис. 2.2. Расчётная схема к пункту б. 

Основная  защита (t_c.,p = 0,14 с):

     - для кабеля АВВГ 3´16: t° = 149°C < 160°C.

Резервная защита (t_pез. = 0,25 с):

    - для  кабеля АВВГ 3´10: t° = 279°C < 350°C. 

    Условия выполняются. Сечение кабеля, равное 16 мм², является минимальным сечением, отвечающеим требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ на расстоянии 20 м от начала кабельной линии. 

    в) Определить минимальные сечения кабелей, отвечающих требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале и на расстоянии 20 м от начала кабельной линии при выдержках времени основной и резервной защит 0,25 с и 0,4 с соответственно.

     г) Определить минимальные сечения кабелей, отвечающих требованиям термической стойкости и невозгораемости при КЗ в начале и на расстоянии 20 м от начала кабельной линии при выдержках времени основной и резервной защит 0,4 с и 0,7 с соответственно. 
 

     Выводы:

     Если  не учитывать фактор теплообмена, то температура в кабеле будет больше. Поэтому приходится выбирать кабели с большим сечением, что тянет за собой  больших капиталовложений, но так как реально имеет место теплообмен, то выбор сечения кабелей необходимо осуществлять с учетом этого фактора.