Расчет и конструирование силового кабеля с заданными параметрами. Курсовая работа (т). Физика.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Расчет и конструирование силового кабеля с заданными параметрами
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
По
дисциплине: Конструирование кабельных изделий
Тема:
Расчет и конструирование силового кабеля с заданными параметрами
Учащему(ей)ся Шур Владислав Александрович
.количество жил: 3+2 секторного сечения.
.материал токоведущих жил: алюминий.
.материал изоляции жилы: полиэтилен.
.материал заполнения пространства между жилами:
нити из резины
.материал поясной изоляции (оболочки): из
самозатухающего (неподдерживающего горения) и вулканизированного полиэтилена.
.максимальная мощность, передаваемая по кабелю:
5 ГВт.
электрический
кабель сопротивление токоведущий
. Расчет конструктивных элементов
кабеля
.1 Расчет площади сечения и формы
токоведущей жилы
.2 Расчет толщины изоляции. Расчет
зависимости напряженности электрического поля в толще изоляционного слоя
. Расчет электрических параметров
кабеля
.1 Расчет сопротивления токоведущей
жилы постоянному и переменному току
.2 Расчет диэлектрических потерь в
изоляции, сопротивления изоляции, электрической емкости кабеля, индуктивности
жилы при замкнутых оболочках на землю
.1 Расчет тепловых сопротивлений
конструктивных элементов и окружающей среды
.2 Расчет допустимого тока нагрузки
и передаваемой по кабелю
Силовой кабель - кабель для передачи
электроэнергии. В практическом смысле подразумевается кабель для передачи
трехфазного тока от ГРЩ промышленных предприятий, коммунальных и прочих
объектов к потребителям электроэнергии.
Используется для стационарной прокладки, так же
используется для подключения подвижных установок (агрегатов, оборудования). В
зависимости от области и рода применения, может состоять из различных
конструктивных элементов.
Современные силовые кабели, в зависимости от
условий использования, имеют широкое разнообразие типов, размеров и используемых
материалов.
Каждый силовой кабель состоит из трех
обязательных элементов:
2. Изоляция токопроводящей жилы,
Кроме того, в конструкцию силового кабеля могут
входить следующие элементы :
В качестве материала токопроводящих жил обычно
используют алюминий или медь.
По типу изоляции силовой кабель разделяется на
виды:
Силовой кабель с пропитанной бумажной изоляцией
применяется в электрических сетях с напряжением от 1 до 750 кВ и частотой 50
Гц.
Самый современный на данный момент это кабель с
изоляцией из сшитого полиэтилена. Данный кабель применяется как при низком, так
и при высоком напряжении, он выдерживает высокую температуру и обладает высокой
прочностью. Даже при перегрузке сети силовой кабель с изоляцией из сшитого
полиэтилена помогает избежать возникновения короткого замыкания .Такой кабель
значительно легче по сравнению с другими кабелями, что делает работу с ним
удобной и быстрой. Температура длительно допустимая для нагрева жил
составляет+90°С. Максимально допустимая температура при котором замыкании
составляет от +250°С. Срок службы кабелянеменее30лет. Кабели силовые с
изоляцией из пропитанной бумаги с медными и алюминиевыми жилами предназначены
дл я передачи и распространения электрической энергии при номинальном
напряжении до35кВ включительно. Такие кабели применяют дл я фиксированного
монтажа и зависят от разности уровня трассы . Для того, чтобы защитить
гигроскопичную бумажную изоляцию в конструкции кабеля предусмотрена свинцовая
или алюминиевая оболочка. Кабели с алюминиевыми оболочками нельзя применять в
условиях воздействия на них агрессивных сред (пары щелочи, концентрированные
щелочные растворы). В таких условиях необходимо применять кабели в свинцовых
оболочках. Цель курсового проекта: получить навыки расчета и конструирование
силового кабеля. Рассматриваться будет кабель на 50 кВ напряжения, передаваемая
мощность 1 ГВт, материал токопроводящих жил - алюминий, секторного сечения (5
секторов). Токопроводящие жилы силового кабеля изготовлены из алюминия.
Алюминий обладает следующими свойствами: удельное электрическое сопротивление
0,0283 мкОм-м; алюминий менее приблизительно в 3,5раза легче меди, стоимость
алюминия значительно ниже.
К недостаткам алюминия можно отнести:
2. На воздухе активно окисляется и
покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением.
Применение секторных жил вместо круглых
позволяет уменьшить диаметр кабеля на 20-25%, соответственно сократить расход
материала на изоляцию, оболочку и покровы.
Задачи, решаемые в курсовом проекте:
. расчет конструктивных элементов кабеля;
2. расчет электрических параметров кабеля;
1.Расчет конструктивных элементов кабеля
.1 Расчет площади сечения и формы токоведущей
жилы
Согласно задания принимаем алюминиевую жилу
секторного сечения .
Р-максимальная мощность передаваемая
по кабелю - 1ГВт;- напряжение - 50кВ. =20 кА;
Определяем площадь сечения жилы
секторной формы по формуле:
где : qAl -
проводимость алюминия 8 А/мм2;ток жилы 100000А .= =500 мм2 ;
Согласно нормам по сечениям жил
принимаем номинальное сечение жилы равной 750 мм2
Где диаметр круга; β - угол
сектора, ( при 5 секторах β= =0,4 )
R= = =63; с учетом коэффициента 1,02
получим:
.2 Расчет толщины изоляции. Расчет
зависимости напряженности электрического поля в толще изоляционного слоя
Изоляция силового кабеля выполнена
из ПВХ пластиката. ПВХ пластикат - смеси поливинилхлорида, которые обеспечивают
длительное сохранение физических свойств изолятора: высокого удельного
сопротивления, гибкость при низких температурах и нагревастойкость. Однако, под
воздействием температуры, солнечной радиации ПВХ пластикат за счет улетучивания
пластификатора стареют, происходит снижение их пластичности и морозостойкости.
Кабели на напряжение 1кВ работают с
изолированной или резонансной заземленной нейтралью, поэтому при однофазном
коротком замыкании на землю напряжении неподверженных фазах возрастает до
линейного.
Следовательно, расчет изоляции
необходимо вести на линейное напряжение U0=UA.
Удельное сопротивление ПВХ изоляции
53000 В/мм. Напряжение линии 50000 В. Для расчета толщины изоляции составим
пропорцию:
Поливинилхлорид (ПВХ) представляет
собой твердый при oбычной температуре термопластичный
полимер аморфной,т.е. бесформенной структуры, в котором его свойства (механические
,электрически е и др. ) в естественных условиях одинаковы по всем направлениям.
Электроизоляционные свойства ПВХ сравнительно невысоки (26...2 8МВ/м). Однако
вследствие ряда положительных характеристик (устойчивость к действию кислот,
щелочей и растворов солей ) ПВХ нашел широкое применение как изолятор, в
частности ,при изоляции электропроводов и кабелей .
Длительная рабочая температура ПВХ
составляет 80...90°С. Выше140°С ПВХ начинает разлагаться с выделением
хлористого водорода. При этом физико-механические свойства ПВХ ухудшаются :
1. Снижаются объемное электрическое
сопротивление и механическая прочность (уменьшается величина относительного
удлинения при разрыве, возрастает хрупкость) .
2. Выделяющийся хлористый водород ядовитое
соединение, химически активное, вызывает коррозию металлов
. При повышенной температуре ПВХ горит,
но не поддерживает горения.
Согласно рекомендациям я принял толщину ПВХ
изоляции равной 15мм.
б) материал поясной изоляции - самозатухающий и
вулканизированный полиэтилен.
Изоляция жил обеспечивает электрическую
прочность жил по отношению друг к другу и по отношению к земле. Изолируют
каждую жилу по отдельности - это изоляция жилы. Также может быть наложена
поясная изоляция поверх изолированных жил многожильного кабеля. Изоляция из
бумаги пропитывается пропиточными составами с определенной степенью вязкости.
От конкретной пропитки зависят условия прокладки и предельно допустимые
напряжения. Резиновую изоляцию выполняют либо из сплошного слоя резины, либо из
резиновых лент, впоследствии вулканизированных.
Пластмассовая изоляция изготавливается из
поливинилхлоридного пластиката - из самозатухающего и вулканизированного
полиэтилена. Применяется композиция полиэтилена, выпускаемая по ГОСТ 16336-70.
Композиция самозатухающего и вулканизированного полиэтилена выпускается со
стабилизаторами и другими добавками.
Согласно рекомендациям я принял толщину
самозатухающего и вулканизированного полиэтилена равной 5 мм .
Для защиты кабелей от механических повреждений
при отсутствии растягивающих усилий их бронируют лентами из низкоуглеродистой
стал и (ГОСТ3559-63). Ленты стальные для бронирования кабелей применяют трех
групп :
А пл-лента оцинкованная (А - лента ,
предназначенная для плоской брони )пр -лента , предназначенная для профильной
брони);
Б-лента без антикоррозионного покрытия
(снабжается только тонким слоем антикоррозионной смазки);
В-лента битуминизированная (покрытая сплошным
слоем битума) .
Кабели диаметром до13мм, прокладываемые в земле
и воздухе, бронируют двумя стальными лентами толщиной 0,3мм, диаметром от
13до50мм- 0, 5 мм и диаметром выше 50мм - 0,8мм. В зарубежной практике
применяют также ленты толщиной 1,0мм. В зависимости от диаметра кабеля
применяют лент ы шириной от 20 до 60 мм. Ленты А пл, Б и В должны иметь предел
прочности не менее 280 н/мм2 и относительное удлинение не мене е20% ,а ленты А
пр-от 200 до 400 н/мм2 и удлинение не менее 30% .
Стальная лента без защитных покровов не
устойчива против действия агрессивных сред и разрушается менее чем за 2 года.
Даже броня кабелей, проложенных в помещении, из-за колебаний температуры и
влажности подвергается коррозии и теряет свои механические свойства .
Согласно рекомендации определим толщину 5 мм.
2. Расчет электрических параметров кабеля
.1 Расчет сопротивления токоведущей жилы
постоянному и переменному току
α - коэффициент повышения
сопротивления в зависимости от температуры - 0,00403 К-1;
ρ-сопротивление алюминия 0,027
мк0м*м ;сечение жилы 500 мм2;длинна жилы 1м;
Тж-согласно рекомендациям принимаю
90°С.
Это сопротивление проводника
постоянному току. Переменному току сопротивление рассчитаем по формуле:
Уп - коэффициент поверхностного
эффекта, определяется по формуле:
Уп= ; где Х: Х=0,0082 ; С учетом этого произведем расчет :
Сопротивление проводника переменному
току будет больше.
.2 Расчет диэлектрических потерь в
изоляции, сопротивлении изоляции, электрической емкости кабеля, индуктивности
жилы при замкнутых оболочках на землю
Сопротивление изоляции есть
отношение напряжения к току утечки, вычисляется по формуле:
Где - толщина изоляции, 15 мм; - длина жилы, 1 м;
Rпвх -
сопротивление изоляции из ПВХ, равное 1012 Ом. С учетом этого:
Проводник имеет собственную емкость,
вследствие чего при прохождении переменного тока будет проходить емкостной ток
- ток «зарядки» и «разрядки» электроемкости проводника. Этот ток будет зависеть
от емкостного сопротивления проводника, которую рассчитаем по формуле:
Где ε,ε0 - величины
проницаемости среды, ε=2,3; ε0=8,85 -12 ф/м;
Индуктивность жилы определим по
формуле:
а - толщина покровов до брони 48,8
мм ;-диаметр жилы 64 мм ;- диаметр брони 85мм ;
μ - магнитная проницаемость
34,34Гн/м .
L= =(0,2(ln(48,8/14,4)+34,34ln(85/64))+0.05)/1000=0,56
мГн.
Δ Рт -энергия затрачиваемая на
перемагничивание брони .
ΔРΣ=1104+4350+70336=75790=75,454 кВт;
.1 Расчет тепловых сопротивлений
токоведущей жилы постоянному и переменному току
Тепло, выделяемое на проводнике,
равно потерям ΔРа= 1104 Вт.
Это тепло необходимо рассеять в пространство. Максимальный тепловой поток
определим по формуле:
температура жилы ,согласно
рекомендациям принимаем 90°С;
-температура окружающей среды,
принимаем 20°С;общее удельное сопротивление оболочек
кабеля.=S1+S2+S3+S4+S5,-изоляция жилы из ПВХ, ее удельное тепловое
сопротивление 0,005 См*м/Вт и в связи с тем ,что толщина изоляции жилы 5 мм,
то:
S1=0,005 См*м/Вт-поясная изоляция из
самозатухающего и вулканизированного полиэтилена, ее удельное тепловое
сопротивление 0,0035 См*м/Вт; в с вязи с тем, что толщина поясной изоляции 2 мм
то удельное тепловое сопротивление нужно умножить на толщину поясной изоляции
:=0,0035 2=0,007 См*м/Вт- броня из стальных
лент, ее удельное тепловое сопротивление -0,00123°Смм и в связи с тем ,что
толщина брони 2 мм то удельное тепловое сопротивление нужно умножить на толщину
брони := 0,00123 2= 0,00246 См*м/Вт;- наружный
покров шланг ПВХ, удельное тепловое сопротивление 0,005 См*м/Вт; и в связи с
тем ,что толщина наружного покрова 15 мм то удельное тепловое сопротивление
нужно умножить
Ра=1104 Вт; Условия рассеивания
выполняются.
.2 Расчет допустимого тока нагрузки
и передаваемой по кабелю мощности
Расчет производим по максимальному
току из условий рассеивания тепла и проводимости :
Imax= =500 ; количество жил - 5, суммарный ток
20 кА.
В то время как W=1167;
Определим максимальный ток по выполнению условия рассеивания: =1167/0,00000276=(20566)2; Imax=20,56 кА;
Тогда максимальная передающая
мощность составит:
Рассчитываем массу 1 метра кабеля :
1. Мж - масса 1 метра алюминиевой жилы кабеля ;
2. МпВх-масса 1 метра изоляции кабеля из
ПВХ ;
. Мпэ-масса 1 метра поясной изоляции
кабеля из самозатухающего и вулканизированного полиэтилена ;
. Мс т-масса1метра брони кабеля из
стальных лент ;
. Мкп - масса 1 метра наружного покрова
кабеля из ПВХ шланга .
Масса находиться произведением объема на
плотность. Плотности веществ:
1. σАл=2698,9 кг/м3; σПВХ=1200
кг/м3;
2. σПЭ=960 кг/м3; σСт=7700
кг/м3;
МпВх=1200 - )/4=0,295кг - масса изоляции;
Мпэ=960 3,14 )/4=0,2445 кг - масса поясной
изоляции;
Мс= 3,14 )/4=38,5 кг - масса стали;
Мкп=1200 18,3 кг - масса наружного покрова
кабеля из ПВХ шланга.
Таким образом, масса 1 метра кабеля
составит:
1. Пешков
И.Б. Кабели и провода. Издательство Энергоатомиздат , 2009г .
2. Бачелис
Д.С. Электрические кабели, провода и шнуры (справочник). Под общ.ред. Н.И.
Белорусова. Изд.3-е, прераб.М., «Энер -гия» ,1971г.
. Белорусов
Н.И. Электрические кабели и провода (теоретические основы кабелей и проводов,
их расчет и конструкции) ,М., «Энергия» ,1971г .
Похожие работы на - Расчет и конструирование силового кабеля с заданными параметрами Курсовая работа (т). Физика.
Реферат На Тему Бег 3000 Метров
Геофизическая томография
Дипломная работа: Анализ рентабельности предприятия трикотажной фирмы "Виктория" и ее влияние на конкурентноспособность. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Бухгалтерский учет движения материально-производственных запасов (на примере компании ООО 'Логфест')
Сочинение Про Кикимору По Музыке
Защита От Электромагнитных Полей Реферат
Курсовая Работа На Тему Программная Модель Поиска Глобального Минимума Нелинейных "Овражных" Функций Двух Переменных
Реферат На Тему Дилемма: "Единая Мировая Культура" Или "История Локальных Цивилизаций"
Курсовая работа по теме Повышение качества выплавляемой стали путем повышения точности дозирования легирующих добавок в печь
Курсовая работа по теме Реструктуризация как важнейшее направление по оздоровлению предприятия
Контрольная Работа По Английскому Языку Герундий Ответы
Контрольная работа по теме Классификация зданий и сооружений по основным признакам. Применение и конструкции железобетонных ферм
Курсовая работа по теме Экономический ущерб, причиненный ООО 'АНИК' субинволюцией матки
Курсовая работа по теме Проектування та розробка баз даних реєстру повітряних суден (на прикладі реєстру цивільних повітряних суден України)
Курсовая работа по теме Кожухотрубні теплообмінники
Профилактика Ишемической Болезни Сердца Курсовая Работа
Доклад по теме Кризис семьи как социального института и проблема депопуляции
Курсовая Работа На Тему Анализ Современного Ассортимента И Оценка Качества Пушно-Меховых И Овчинно-Шубных Изделий В Магазине "Федор"
Дипломная работа по теме Особенности организации брендинга на российском предприятии
Дееспособность Несовершеннолетних Реферат
Похожие работы на - Проблемы квалификации налоговых преступлений
Реферат: Государственные ценные бумаги 11
Похожие работы на - Резинотехнические изделия, применяемые при эксплуатации автомобилей