Профессиональные справочные системы
для специалистов строительной отрасли

     
ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009

Группа Е49

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАБЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ НАГРУЗКИ

Часть 1-1

Уравнения для расчета номинальной токовой нагрузки (100%-ный коэффициент нагрузки) и расчет потерь.

Общие положения

Electric cables. Calculation of the current rating. Part 1-1. Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses. General



ОКС 29.060.20

ОКП 35 0000

Дата введения 2010-01-01

     

Предисловие


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"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 июня 2009 г. N 217-ст


4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60287-1-1:2006 "Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Уравнения для расчета номинальной токовой нагрузки (100%-ный коэффициент нагрузки) и расчет потерь. Общие положения" (IEC 60287-1-1:2006 "Electric cables - Calculation of the current rating - Part 1-1: Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses - General").

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

Введение


Настоящий стандарт содержит формулы для расчета величин , , и и содержит методы расчета допустимых токовых нагрузок кабелей по значениям максимально допустимой температуры, электрического сопротивления токопроводящей жилы, потерь и тепловых удельных сопротивлений.

Приведены также формулы для расчета потерь.

В настоящем стандарте формулы содержат величины, изменяющиеся в зависимости от конструкции кабеля и применяемых материалов. Значения, указанные в таблицах, соответствуют установленным международным (например, электрические удельные сопротивления и температурные коэффициенты сопротивления) либо общепринятым в практике (например, тепловые удельные сопротивления и диэлектрические постоянные материалов). В последнем случае некоторые из указанных значений не являются характеристикой качества новых кабелей, а относятся к кабелям после длительного периода эксплуатации. Для того, чтобы можно было получить однородные и сравнимые результаты, необходимо рассчитывать номинальные токовые нагрузки по указанным в настоящем стандарте значениям. Однако, если точно известно, что конкретным материалам и конструкции более соответствуют другие значения, то можно использовать эти значения, при условии, что они, а также соответствующие номинальные токовые нагрузки, будут указаны.

Значения, относящиеся к условиям эксплуатации кабелей, могут значительно отличаться друг от друга в разных странах. Например, что касается температуры окружающей среды и теплового удельного сопротивления почвы, их значения в разных странах определяют, исходя из различных соображений. Поверхностные сравнения значений, используемых в разных странах, могут привести к ошибочным заключениям, если они не основаны на общем критерии, например, могут быть различны предполагаемые сроки службы кабелей, в некоторых странах конструкция основана на максимальных значениях теплового удельного сопротивления почвы, в то время как в других странах используют средние значения. В частности, что касается теплового удельного сопротивления почвы, хорошо известно, что эта величина очень зависит от содержания влаги в почве и может значительно изменяться с течением времени, в зависимости от типа почвы, топографических и метеорологических условий, а также нагрузки кабеля.

Для выбора значений различных параметров необходимо использовать следующую процедуру.

Числовые значения должны основываться, главным образом, на результатах соответствующих измерений. Часто оказывается, что эти результаты уже включены в национальные технические требования в качестве рекомендуемых значений, поэтому расчет может быть основан на значениях, используемых в данной стране; обзор таких значений приведен в [1].

Перечень информации, необходимой для выбора соответствующего типа кабеля, приведен в [1].

     1 Общие положения

     1.1 Область применения


Настоящий стандарт рассматривает условия установившегося режима работы кабелей при любом переменном напряжении и постоянном напряжении до 5 кВ, проложенных непосредственно в земле, в каналах, лотках или стальных трубах, с частичным осушением почвы или без, а также кабелей, проложенных на воздухе. Термин "установившийся режим" обозначает ток постоянной величины при непрерывном режиме работы (100%-ный коэффициент нагрузки), достаточный для того, чтобы асимптотически создать максимальную температуру жилы при постоянных условиях окружающей среды.

Настоящий стандарт содержит формулы для расчета номинальных токовых нагрузок и потерь.

Формулы настоящего стандарта являются достаточно точными и в то же время позволяют варьировать некоторые важные параметры. Эти параметры можно разделить на три группы:

- параметры, относящиеся к конструкции кабеля (например, тепловое удельное сопротивление изоляционного материала), для которых были выбраны характерные значения, основанные на опубликованных работах;

- параметры, относящиеся к условиям окружающей среды, которые могут быть очень разнообразны, выбор этих параметров зависит от страны, в которой используются или должны использоваться кабели;

- параметры, которые принимаются по соглашению между изготовителем и потребителем и касаются запаса надежности работы кабеля (например, максимальная температура жилы).

     1.2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

МЭК 60028:1925 Международные нормы на электрическое сопротивление меди

МЭК 60141 (все части) Испытания маслонаполненных кабелей и кабелей с газом под давлением и арматуры к ним

МЭК 60228 Токопроводящие жилы изолированных кабелей

МЭК 60287-2-1 Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 2-1. Тепловое сопротивление. Расчет теплового сопротивления

МЭК 60502-1 Силовые кабели с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 1 кВ (1,2 кВ) до 30 кВ (36 кВ). Часть 1. Кабели на номинальное напряжение 1 кВ (1,2 кВ) и 3 кВ (3,6 кВ)

МЭК 60502-2 Силовые кабели с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 1 кВ (1,2 кВ) до 30 кВ (36 кВ). Часть 2. Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (7,2 кВ) до 30 кВ (36 кВ)

МЭК 60889 Твердотянутая алюминиевая проволока для проводов воздушных линий передачи

Примечание - Для датированных ссылок используют только указанное в ссылке издание. Для недатированных ссылок используют самое последнее издание (включая изменения).

     1.3 Обозначения


В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

- площадь поперечного сечения брони, мм;



- коэффициенты (см. 2.4.2);


- емкость изолированной жилы, Ф/м;


- наружный диаметр кабеля, м;


- диаметр по изоляции, мм;


- наружный диаметр металлической оболочки, мм;


- диаметр воображаемого соосного цилиндра, касающегося выступов гофрированной оболочки, мм;

- диаметр воображаемого цилиндра, касающегося внутренней поверхности впадин гофрированной оболочки, мм;

- коэффициент, определенный в 2.3.5;


- интенсивность солнечного излучения, Вт/м;


- намагничивающая сила (см. 2.4.2), ампер-витки/м;


- индуктивность оболочки, Гн/м;




 - компоненты индуктивности, определяемые стальными проволоками (см. 2.4.2), Гн/м;


- ток в одной жиле (среднеквадратичное значение), А;



- коэффициенты, определенные в 2.3.5;



- коэффициенты, определенные в 2.3.3, Ом/м;

- сопротивление жилы переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

- сопротивление брони переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;


- сопротивление брони переменному току при 20 °С, Ом/м;

- эквивалентное сопротивление переменному току оболочки и брони, соединенных параллельно, Ом/м;

- сопротивление оболочки или экрана кабеля переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;


- сопротивление оболочки или экрана кабеля переменному току при 20 °С, Ом/м;

- сопротивление жилы постоянному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;


- сопротивление жилы постоянному току при 20 °С, Ом/м;


- тепловое сопротивление на фазу между жилой и оболочкой, К·м/Вт;


- тепловое сопротивление между оболочкой и броней, К·м/Вт;


- тепловое сопротивление наружного защитного покрытия, К·м/Вт;


- тепловое сопротивление окружающей среды (отношение превышения температуры поверхности кабеля над температурой окружающей среды к потерям на единицу длины), К·м/Вт;

- тепловое сопротивление окружающей среды при прокладке кабеля на воздухе с поправкой на солнечное излучение, К·м/Вт;


- напряжение между жилой и экраном или оболочкой, В;


- потери в броне на единицу длины, Вт/м;


- потери в жиле на единицу длины, Вт/м;


- диэлектрические потери на единицу длины на фазу, Вт/м;


- потери в оболочке на единицу длины, Вт/м;


- общие потери в оболочке и броне на единицу длины, Вт/м;


- реактивное сопротивление оболочки (двухжильные кабели и трехжильные кабели, расположенные треугольником), Ом/м;

- реактивное сопротивление оболочки (при расположении кабелей в одной плоскости), Ом/м;

- взаимное реактивное сопротивление между оболочкой одного кабеля и жилами двух других при расположении кабелей в одной плоскости, Ом/м;

- наиболее короткая малая длина в перекрестно-соединенной электрической секции с неравными малыми длинами, мм;

- расстояние между осями жил и осью кабеля для трехжильных кабелей ( - для секторных жил), мм;


- средний диаметр оболочки или экрана, мм;


- средний диаметр оболочки и усиливающего покрытия, мм;


- средний диаметр усиливающего покрытия, мм;


- средний диаметр брони, мм;


- наружный диаметр жилы, мм;


- наружный диаметр полой жилы, мм;


- внутренний диаметр трубы, мм;


- диаметр стальной проволоки, мм;


- внутренний диаметр полой жилы, мм;


- максимальный диаметр экрана или оболочки при овальной жиле, мм;


- минимальный диаметр экрана или оболочки при овальной жиле, мм;


- диаметр эквивалентной круглой жилы с такой же площадью поперечного сечения и такой же степенью уплотнения, что и фасонная жила, мм;


- частота системы, Гц;


- коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

- коэффициент, используемый при расчете потерь на гистерезис в броне или усиливающем покрытии (см. 2.4.2.4);


- коэффициент, используемый при расчете (эффекта близости);


- коэффициент, используемый при расчете (поверхностного эффекта);


- длина кабельной секции (общее обозначение, см. 2.3 и 2.3.4), м;


- натуральный логарифм (логарифм по основанию );


- ;


- число жил в кабеле;


- число стальных проволок в кабеле (см. 2.4.2);


- длина шага наложения стальной проволоки вдоль кабеля (см. 2.4.2), мм;



- коэффициенты, используемые в 2.3.6.2;


- радиус окружности, описанной вокруг двух или трех фасонных жил, мм;


- расстояние между осями жил, мм;


- расстояние между осями двух соседних кабелей, расположенных в группе из трех, не соприкасающихся друг с другом кабелей, проложенных горизонтально, мм;


- расстояние между осями кабелей (см. 2.4.2), мм;


- толщина изоляции между жилами, мм;


- толщина защитного покрытия, мм;


- толщина оболочки, мм;


- отношение тепловых удельных сопротивлений сухой и влажной почвы ();


- аргумент функции Бесселя, используемый при расчете эффекта близости;


- аргумент функции Бесселя, используемый при расчете поверхностного эффекта;


- коэффициент эффекта близости (см. 2.1);


- коэффициент поверхностного эффекта (см. 2.1);


- температурный коэффициент удельного электрического сопротивления при 20 °С, 1/К;


- угол между осью проволок брони и осью кабеля (см. 2.4.2);


- коэффициент, используемый в 2.3.6.1;


- угловая временная задержка (см. 2.4.2);



- коэффициенты, используемые в 2.3.6.1;


- эквивалентная толщина брони или усиливающего покрытия, мм;


- коэффициент потерь для изоляции;


- относительная диэлектрическая проницаемость изоляции;


- максимальная рабочая температура жилы, °С;


- температура окружающей среды, °С;


- максимальная температура брони, °С;


- максимальная температура экрана или оболочки кабеля, °С;


- критическая температура почвы - это температура на границе между сухой и влажной зонами, °С;

- допустимое превышение температуры жилы над температурой окружающей среды, К;

- превышение критической температуры почвы - это превышение температуры на границе между сухой и влажной зонами по сравнению с температурой окружающей почвы, К;


- коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

,

- соответственно, отношение общих потерь в металлических оболочках и отношение общих потерь в броне к общим потерям в жилах (или потерь в одной оболочке или броне к потерям в одной жиле);

- отношение потерь в одной оболочке, обусловленных циркулирующими токами в оболочке, к потерям в одной жиле;

- отношение потерь в одной оболочке, обусловленных вихревыми токами, к потерям в одной жиле;



- коэффициент потерь для среднего кабеля;

- коэффициент потерь для внешнего кабеля с наибольшими потерями;

- коэффициент потерь для внешнего кабеля с наименьшими потерями;     




Три кабеля, расположенные в одной плоскости без траснпозиции, с оболочками, соединенными на обоих концах


- относительная магнитная проницаемость материала брони;


- продольная относительная магнитная проницаемость;


- поперечная относительная магнитная проницаемость;


- удельное электрическое сопротивление материала жилы при 20 °С, Ом·м;


- удельное тепловое сопротивление сухой почвы, К·м/Вт;


- удельное тепловое сопротивление влажной почвы, К·м/Вт;


- удельное электрическое сопротивление оболочки при 20 °С, Ом·м;


- коэффициент поглощения солнечного излучения поверхностью кабеля;

- угловая частота системы ().