CC BY
23
УДК 621.315
ВЛИЯНИЕ РАСЩЕПЛЕНИЯ ФАЗНЫХ ПРОВОДНИКОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЛИНИИ И ПРОВОДОК
Б.Б. Утегулов, А.Б. Утегулов, Д.Б. Утегулова, О.С. Волгина, Е.В. Мишина
¡¡Ц Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова В.В. Ткаченко
Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова
Активпи жене реактив mi кедерг1 желшне жэне фаза етюзгштег1 санныц езгерыу вптзгшттне зерттеулер жург\з1чд1. Жеке кабельдег1 эр фазадагы же пик болганда желгстщ ре актив mi кедергш eKi есеге улгаяды, ал металмен к,апталган кабельдерд1 цолданганда бул фазалар цаптыц экрапдыгынан азаяды, ал жел'1стщ реактивпи Kedepeici озгертмейдь. Сонымен, цатар электрли< есептеуде жел!стегг эттзгштщ активпи кедергт жэне электрвттзгштерщ у не ли ток агымында кедергШц тецдщ магынасында к,олдануга болиды.
Проведены исследования изменения активного и реактивного сопротивлений линии и проводок при изменении числа проводников в фазе. Установлено, что при прокладке в каждой фазе отдельного кабеля реактивное сопротивление линии увеличивается ориентировочно в два раза, а при применении кабелей с металлической оболочкой взаимное влияние фаз уменьшится из-за их экранирования оболочкой, а реактивное сопротивление линии не изменится. А также из этого следует, что при электрических расчетах активное сопротивление проводников в линиях и электропроводках можно принимать равным значению их сопротивления при постоянном токе без учета добавочных потерь.
Researches of change of active andjet resistance of a line and postings are carried out (spent) at change of number of conductors in a phase. It is established, that at a lining in each phase of a separate cable jet resistance of a line is increased roughly twice, and at application of cables with a metal environment mutual influence of phases will decrease because of their shielding by an
118
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
environment, and jet resistance of a line will not change. And also follows, that at electric calculations active resistance of conductors in lines and electro postings can be accepted equal to value of their resistance at a direct current without taking into account additional losses.
Для выполнения разного рода электрических расчетов необходимо знать электрические параметры кабельных линий и электропроводок. Для линий напряжением до 1000 В прежде всего представляют интерес удельное активное и реактивное (индуктивное) сопротивление, измеряемое обычно в Ом/км. Для линий, выполненных с одним проводником в фазе, такие данные известны и приводятся в справочной литературе /1/. Рассмотрим характер изменения активного и реактивного сопротивления линии и проводок при изменении числа проводников в фазе.
При переменном токе активное сопротивление проводника отличается от сопротивления на постоянном токе из-за возникновения повер-хностного эффекта и эффекта близости /2/. Сопротивление при переменном токе определяется равенством:
= Я0 кд, (1)
где Я0- сопротивление при постоянном токе;
кд - коэффициент добавочных потерь, вызванных поверхностным эффектом и эффектом близости.
Коэффициент добавочных потерь определяется выражением:
кд = кп'кб, (2)
где кп - коэффициент поверхностного эффекта;
к5~ коэффициент близости. Известно /1/, что чем больше частота тока, чем меньше удельное сопротивление проводника, тем больше поверхностный эффект. При использовании проводников большого сечения из-за поверхностного эффекта внутренняя часть сечения не обтекается током и фактически не используется. Таким образом, замена одного проводника на несколько с меньшим значением диаметра ведет к улучшению использования проводникового материала.
Коэффициент близости уменьшается с увеличением расстояний между проводниками. При расщеплении фазного провода на несколько расстояние между проводниками несколько увеличивается, следовательно, уменьшается коэффициент близости.
Теоретически обоснованные и проверенные опытом коэффициенты добавочных потерь имеются для уединенных проводников ограниченного числа видов сечений: круглого, кольцевого и прямоугольного /1/. Коэффициент добавочных джо-улевых потерь для уединенных про-
водников круглого сечения при частоте 50 Гц может быть определен по кривым /1/ в зависимости от параметра , где погонное сопротивление проводника постоянному току при расчетной температуре, Ом/м.
— D ~0,5 _
100= R
/г-сТ
При значении параметра Я"0,51 100 коэффициент добавочных потерь составляет единицу. Отсюда можно определить минимальный диаметр круглого проводника, при котором коэффициент добавочных потерь равен единице.
d-
к
рЛ Ы-р-1 \4-р-\
Для алюминиевых проводников длиной 1м с г = 0,03 мкОмЧм:
, , 3,14
,oo=cKWj=5-i24d
Для медных проводников длиной 1м с г = 0,017 мкОмЧм:
100 =
d-
3,14
4 • 0,017
= 6,84d.
Таким образом, при диаметрах проводников меньше, чем
100
5,12
= 19,53
мм.
для алюминиевых проводников коэффициентом добавочных потерь можно пренебречь.
Максимальные сечения проводников, при которых можно пренебречь коэффициентом добавочных потерь, составляют 299,4 мм2 для алюминиевых проводников и 169,6
мм2 для медных проводников. С учетом стандартного ряда сечений проводников максимальные значения составят 240 мм2 для алюминиевых проводников и 150 мм2 для медных.
Таким образом, расщепление проводников практически не повлияет на величину коэффициента добавочных потерь для алюминиевых проводников, применяемых в электропроводках, т.к. максимальное значение сечения для них составляет 240 мм2. Расщепление медных проводников при сечениях больше 150 мм2, а именно 185 и 240 мм2 позволит уменьшить коэффициент добавочных потерь.
Значения коэффициента добавочных потерь для медных проводников составит /1/:
- для сечения 185 мм2 - 1,02;
- для сечения 240 мм2 - 1,03.
Отсюда можно сделать вывод,
что при электрических расчетах активное сопротивление проводников в линиях и электропроводках можно принимать равным значению их
сопротивления при постоянном токе без учета добавочных потерь.
Реактивное сопротивление ка-
-3 ^ 'ср
бельной линии или электропроводки определяется по формуле /3/, Ом/ км:
х0 = 145-10"
1Е
+ 0,016,
(3)
где 1Ср- среднее геометрическое расстояние между центрами жил кабеля;
(} -диаметр жилы кабеля. Среднее геометрическое расстояние между фазными проводниками /3/:
23
1з1
(4)
где 112, 12з и 13| - расстояния между проводниками фаз 1-2,2-3 и 3-1.
При выполнении линий двумя, тремя или четырьмя кабелями с соединением всех проводников одной фазы под один зажим (аппаратный или другой конструкции), реактивные сопротивления отдельных кабелей получаются подключенными параллельно. Общее реактивное сопротивление линии, состоящей из п кабелей с реактивным сопротивлением Хо] каждый, будет равно:
X
хоп ~
01
П
Таким образом, общее реактивное сопротивление линии при расщеплении фазных проводников уменьшается.
При выполнении линии с отдельными кабелями в каждой фазе увеличивается, с одной стороны, расстояние между фазами 1Ср, с другой стороны, диаметр кабеля
Характер изменения реактивного сопротивления линии в этом случае нужно определять расчетом по формуле (3).
Выполним расчет удельного реактивного сопротивления линий, выполненных отдельными кабелями марки АВВГ в каждой фазе, для случаев прокладки кабеля по кабельным конструкциям и в траншее.
При прокладке кабеля АВВГ в воздухе по кабельным конструкциям, минимальное расстояние между кабелями принимается равным диаметру кабеля.
Пусть линия выполнена кабелем АВВГ-1 (4г25) в каждой фазе. Диаметр кабеля составляет 23,9 мм, толщина оболочки кабеля составляет 1,45 мм, толщина изоляции жил -1,2 мм.
Среднее геометрическое расстояние между фазными проводниками составит:
1ср = \12д■ 2<1■ 4с1 = Щбй = 2,52 • й = 2,52 • 23,9 = 60,23
мм.
Эквивалентный диаметр фазного проводника будет равен диаметру кабеля без оболочки и изоляции жил с внешней стороны:
^экв ^каб
С1ЭКВ = 23,9 - 241,45 241,2=18,6 мм.
Реактивное сопротивление кабеля, Ом/км:
х0 = 145 • 10"3 \Ъ ^^ + 0,016 =0>,34 Ом/км.
Реактивное сопротивление кабеля АВВГМкВ сечением 4г25 мм2 согласно /1/ составляет 0,066 Ом/ км. Таким образом, реактивное сопротивление линии увеличилось примерно в два раза. Не трудно за-
метить, что при вышеописанном расположении кабелей, если пренебречь толщиной оболочки и изоляции кабеля, реактивное сопротивление кабеля для любого сечения:
V ^
О ~
145-10
--3
О О гл^]
' ' + 0,016 « 0,118 Ом/км.
Это значение реактивного сопротивления кабелей марки АВВГ допустимо принимать при ориентировочных электрических расчетах кабельных линий.
Для кабельной линии, проклады-
ваемой в траншее, когда в каждой фазе прокладывается отдельный кабель, и расстояние между отдельными кабелями составляет 100 мм, среднее геометрическое расстояние между фазными проводниками составляет:
1ср
- з/2-(100+аи100+аию0+(1) = • а оо+а) = 1,26 • (1 оо+ё>
Пренебрегая толщиной оболочки и изоляции кабеля, получим:
1Л_3, 1,26-(Ю0 +с1) ЛЛ1, Х0 « 145 '10 ---— + 0,016 ;
х0 = 145-Ю"3
126
Л
1.26 +- +0,016
А )
Для четырехжильных кабелей мм при сечении жил 2,5 мм2 до 46,4 АВВГ диаметр с! изменяется от 11,4 мм при сечении жил 185 мм2. Удель-
122
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
ное реактивное сопротивление при два раза.
этом будет изменяться в пределах от При применении кабелей с ме-
0,174 до 0,103 Ом/км. таллической оболочкой взаимное
Таким образом, при прокладке влияние фаз уменьшится из-за их
в каждой фазе отдельного кабеля экранирования оболочкой, а реак-
реактивное сопротивление линии тивное сопротивление линии не из-
увеличивается ориентировочно в менится.
ЛИТЕРАТУРА
1. Электротехнический справоч- Л • Энергия 1972 -200 с
ник: В 3-х т.Т.2. Электротехнические 3 Днастасиев П.И., Бранзбург
изделия и устройства. - М: Энерго- Е 3 и др ? под общ ред Хромченко
атомиздат, 1986. - 712 с. Г.Е. Проектирование кабельных се-
2. Семчинов A.M. Токопрово- тей и проводок. -М.: Энергия, 1979. ды промышленных предприятий. - _ 328 с
