Выбор расчетных напряжений

При расчете изоляции кабеля необходимо учитывать, что кабельные линии во время эксплуатации, помимо длительно приложенного рабочего напряжения, подвергаются воздействию внутренних и атмосферных перенапряжений, величина и длительность которых определяются параметрами сети и установленной аппаратуры.

Необходимо учитывать также неоднородность изоляции по длине кабеля за счет различного взаимного расоложения зазоров между бумажными лентами и наличия морщин, вмятин и других дефектов. В связи с этим для выбора изоляции целесообразно установить два расчетных напряжения: промышленной частоты и импульсное. Конструирование изоляции должно производиться с учетом обоих видов напряжений.

Учет различных факторов, определяющих расчетные напряжения, удобно производить в виде соответствующих коэффициентов. Расчетные напряжения промышленной частоты могут быть выбраны по формуле

(5.47)

где U_H – номинальное линейное напряжение системы.

Коэффициент k₁учитывает наибольшее возможное повышение рабочего напряжения и обычно принимается равным 1,16.

Коэффициент k₂ учитывает возможные отклонения фактической пробивной прочности изоляции от среднего значения, принимаемого при конструировании изоляции. Практически расположение зазоров между бумажными лентами распределяется по статистической закономерности. Теоретически пробивное напряжение изоляции кабелей может изменяться в пределах 15–20%. Кроме того, наличие вмятин, морщин и других дефектов может снизить электрическую прочность примерно на 10–25% в зависимости от совершенства технологии изготовления кабеля. Поэтому коэффициент k₂ выбирается в пределах 1,25—1,50.

Коэффициент k₃ учитывает уровень внутренних перенапряжений, воздействующих на кабельную линию. Опыт эксплуатации кабельных линий показывает, что максимальные перенапряжения в сетях напряжением 110 кВдостигают 3,1 U_Ф и постепенно уменьшаются с повышением напряжения до 2,25 U_Ф в сетях напряжением 500 кВ. В большинстве случаев перенапряжения имеют кратность 2,50–2,25. Учитывая, что максимальные перенапряжения имеют место весьма редко, коэффициент k₃ может быть принят равным 2,25 для линий напряжением 500 кВи 2,50 для линий напряжением 110 кВ.

Коэффициент k₄ учитывает уменьшение пробивного напряжения при снижении давления масла от расчетной величины до минимально допустимого значения, определяемого аппаратурой подпитки линии. Он обычно находится в пределах 1,10–1,20.

Таким образом, общий коэффициент запаса составляет 3,3—5,0, причем меньшее значение выбирается при надежной защите сети от перенапряжений, использовании наиболее качественных материалов и высокой культуре производства.

Выбор величины расчетного импульсного напряжения может быть произведен по формуле

(7.47)

где U_исп — испытательное импульсное напряжение, соответствующее уровню импульсной прочности по рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК). Величина U_исп приведена в табл. 7.1.

Таблица 7.1 – Испытательные импульсные напряжения.

Минимальное испытательное напряжение рекомендуется для кабелей не имеющих непосредственного элекрического соединения с воздушными линиями передач, а облегченное – для кабелей, имеющих непосредственное соединение с воздушной линией передач в системах с надежно заземленной нейтралью.

Коэффициент k_имп учитывает неоднородность изоляции и снижение пробивной прочности с увеличением числа импульсов. Величина k_имп выбирается в пределах от 1,10-1,30.