Расчет поперечного сечения секторной жилы кабеля

В данной статье будет рассматриваться расчет поперечного сечения секторной жилы кабеля.

1. Размеры секторных токопроводящих жил трех-, четырех- и пятижильных кабелей представлены в ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» Приложение А, Таблицы А1 – А4.

2. Справочные размеры токопроводящих жил на напряжение 0,4 – 10 кВ указаны в таблицах 3-9 [Л1, с.14-19]:

Что бы рассчитать поперечное сечение секторной жилы, нужно исходить из того, что сечение комплекта секторных жил сложенных вместе представляет собой круг. Соответственно площадь сектора можно посчитать, через угол и радиус сектора:

Для примера рассчитаем поперечное сечение токопроводящих жил для трехжильных кабелей сечением: 50; 70; 95 мм2 с углом сектора, α = 120 °, используя размеры сектора из таблицы 3 [Л1, с.14] и сравним полученные значения с табличными.

Как видно из результатов расчета полученные значения практически совпадают с табличными.

Если Вам нужно определить активное и индуктивное сопротивление кабеля посмотрите статью: «Определение сопротивления кабелей на напряжение 6 — 35 кВ«

1. Эксплуатация кабельных сетей. Чепурной И.И., 2015 г.

Источник

Сектор в токопроводящую жилу

Время силовых кабелей с бумажной изоляцией (БПИ) стремительно уходит в прошлое. На смену им приходит сшитый полиэтилен (СПЭ). Он более надежен, требует меньших расходов на монтаж, реконструкцию и содержание кабельных линий, что подтверждает многолетний опыт эксплуатации. По аналитическим данным, процент электрических пробоев кабелей с изоляцией из СПЭ в разы меньше, чем у кабелей с БПИ.

Одним из первых в России силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на среднее напряжение стал выпускать кольчугинский завод «Электрокабель» (входит в «Холдинг Кабельный Альянс»), Для этого было создано новое производство с инвестициями более по-лумиллиарда рублей. Следующим шагом стала совместная со специалистами ВНИИКП разработка кабельных изделий с изоляцией из СПЭ с токопроводящей жилой (ТПЖ) секторной формы.

В сравнении с кабелями с круглой ТПЖ секторная форма имеет более компактную конструкцию. Ее производство потребовало подбора совместимых материалов, модернизации оборудования, проведения дополнительных испытаний. Было необходимо подобрать материалы, обеспечивающие отделяе-мость электропроводящего слоя от изоляции при монтаже и в то же время делающие его монолитным в эксплуатации. Не удивительно, что с момента начала разработки до выпуска первой партии потребовалось порядка четырех лет.

Преимущества секторных силовых кабелей:

Результат полностью оправдал ожидания: удалось создать продукт со сроком службы более 30 лет и с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

В частности, у кабелей с ТПЖ секторной формы меньше масса и габаритные размеры, благодаря чему увеличена максимальная длина намотки на барабан. Прокладывать такие кабели значительно легче по сравнению с кабелями с ТПЖ круглой формы, при этом сокращается количество соединительных муфт. Благодаря применению легко отделяемого полупроводящего слоя изоляции, облегчена разделка кабеля (не требуется специальный инструмент, меньше риск повредить изоляцию). Кроме того, новая конструкция позволяет практически исключить наведенные токи в металлическом экране, что, в свою очередь, обеспечивает снижение потерь электроэнергии при ее передаче по кабельным линиям. И что самое главное — уменьшенная материалоемкость при производстве кабелей с ТПЖ секторной формы позволила снизить их стоимость по сравнению с кабелями традиционной конструкции.

В настоящее время процесс производства силовых кабелей с секторными жилами на «Электрокабеле» полностью автоматизирован. Толщина всех трех слоев изоляции, которые накладываются за одну технологическую операцию, измеряется с помощью рентгеновских лучей. Испытание напряжением проходит в камере High Volt (Германия), специально смонтированной в цехе. Измерительные приборы последнего поколения, оснащенные обратной связью для гибкого регулирования технологического процесса, позволяют осуществлять контроль качества уже в процессе производства. Все технологическое оборудование работает в единой заводской компьютерной сети, а информация о его работе хранится на специальном сервере предприятия. Такая техническая вооруженность гарантирует высочайшее качество продукции.

Рынок уже оценил достоинства новой конструкции. Одной из первых к опытной эксплуатации инновационного секторного кабеля производства ХКА приступила «Объединенная энергокомпания». В 2014 году была смонтирована кабельная линия на напряжение 10 кВ для питания киностудии ВГИКа, а в 2016 году — кабельная линия на 20 кВ для подключения к сетям хирургического корпуса московской ГКБ №36. Общая протяженность кабельных линий составила 3,2 км. Также продукция ХКА была поставлена для строительства электросетей Санкт-Петербурга.

ООО «Холдинг
Кабельный Альянс»

Источник: Материал размещен в журнале «Электротехнический рынок», №5-6 (71-72) Сентябрь-Декабрь 2016

Источник

Что такое секторная жила кабеля

Определить геометрическое сечение секторной жилы можно разными способами: по таблицам, из площади сектора, из объёма отрезка жилы и по весу.

Таблицы определения сечения секторных жил

В настоящее время в Интернет распространены две таблицы соотношений сечений и геометрических размеров кабельных жил. Во многом они похожи, но есть и расхождения. Вероятнее всего эти таблицы составлены путём непосредственных измерений ширины и толщины.

Таблица 1

Назначение и конструкция кабеля	Высота h ширина b	Высота и ширина сектора, для жил сечением, мм²
		35	50	70	95	120	150	185	240
Трехжильные однопроволочные, 1-10 кВ	h, мм	5,5	6,4	7,6	9	10,1	11,3	12,5	14,4
	b, мм	9,2	10,5	12,5	15	16,6	18,4	20,7	23,8
Трехжильные многопроволочные, 1-10 кВ	h, мм	6	7	9	10	11	12	13,2	15,2
	b, мм	10	12	14	16	18	20	22	25
Четырехжильные однопроволочные, 1 кВ	h, мм	—	7	8,2	9,6	10,8	12	13,2	—
	b, мм	—	10	12	14,1	16	18	18	—

Таблица 2

Секторные жилы для 3-х жильных кабелей					Секторные жилы для 4-х жильных кабелей
Номинальное сечение S, мм²	Однопровол.		Многопровол.		Номинальное сечение S, мм²	Однопровол.		Многопровол.
	h, мм	b, мм	h, мм	b, мм		h, мм	b, мм	h, мм	b, мм
25	4,6	7,7	•	•	25	5,2	7,2	•	•
35	5,5	9,0	•	•	35	6,1	8,4	•	•
50	6,4	10,5	•	•	50	7,1	9,8	•	•
70	7,6	12,5	8,3	13,0	70	8,7	12,0	9,2	12,0
95	9,0	14,8	9,8	15,5	95	10,1	14,1	11,0	14,6
120	10,1	16,6	11,0	17,5	120	11,4	15,8	12,3	16,3
150	11,2	18,4	12,6	20,1	150	12,8	17,7	13,7	18,3
185	12,6	20,7	14,0	22,9	185	14,2	19,7	15,4	20,7
240	14,4	23,9	16,0	26,5	240	•	•	17,4	24,3

Относится к этим данным как к обязательным нельзя, так как геометрия секторных жил, как впрочем, и реальное сечение не нормируется. Нормируется электрическое сопротивление (ГОСТ 22483-2012)

Замеряем толщину жилы по высоте и ширине. Полученные значения в 18,3 и 11,2 мм ищем по таблицам. Жила однопроволочная от трёхжильного (высоковольтного) кабеля. Наиболее близки в таблице 2 значения 11,2; 18,4 мм. Это соответствует сечению в 150 мм².

Расчёт сечения жилы из площади сектора

Метод расчёта площади сечения жилы по площади сектора основан на том, что сечение комплекта секторных жил сложенных вместе представляет собой круг. Соответственно толщина одной жилы r является радиусом этого круга. Остаётся только разделить площадь круга на количество жил или на отношение угла сектора α к 360°.

где
π – 3.14…
α – угол сектора круга
n – количество жил в сердечнике кабеля

Точность этого метода сомнительна, так как реальный срез секторной жилы не совсем гометрический сектор. Все углы проводника закруглены, и толщина жилы меньше радиуса круга. Чтобы убедится в неточности метода расчёта через сектор можно сравнить площади сечения, полученные с его помощью, и табличные данные (таблицы 3 и 4 ↓ ↓ ↓).

Таблица 3

Для трёхжильного кабеля с секторными однопроволочными жилами

Толщина кабельной жилы, мм	5,5	6,4	7,6	9	10,1	11,3	12,5	14,4
S сечения рассчитанная по формуле 1, мм²	31,7	42,9	60,5	84,8	106,8	133,7	163,6	217,1
Площидь сечения по таблице 1, мм²	35	50	70	95	120	150	185	240
Отношение табличного значения к расчётному	1,10	1,17	1,16	1,12	1,12	1,12	1,13	1,11
Средняя поправка к формуле 2 (k)	1,13

Таблица 4

Для четырёхжильного кабеля с секторными однопроволочными жилами

Толщина кабельной жилы, мм	7	8,2	9,6	10,8	12	13,2
S сечения рассчитанная по формуле 1, мм²	38,5	52,8	72,4	91,6	113,1	136,8
Площидь сечения по таблице 1, мм²	50	70	95	120	150	185
Отношение табличного значения к расчётному	1,3	1,33	1,31	1,31	1,33	1,35
Средняя поправка к формуле 2 (k)	1,32

Не смотря на серьезные отклонения в значениях метод можно использовать. Для того, что бы получить адекватные результаты достаточно умножить значение полученные в формуле 1 на коэффициент полученный в таблицах 3 и 4. Итоговая формула будет выглядеть так:

где:
k – коэффициент из таблиц 3 или 4 («1,13» для трёхжильного и «1,32» для четырёхжильного кабеля);
r – толщина жилы;
n – количество жил в сердечнике

Расчёт сечения по объёму

В основе метода закон Архимеда. Этот метод позволяет измерить площадь сечения любого профиля: швеллера, уголка, жилы кабеля и т.п. Для измерений нужен сосуд с делениями в миллилитрах достаточного объёма (мензурка, мерный стакан) и линейка.

Исследуемый отрезок жилы помещается в мерный стакан и заливается водой до полного погружения образца. По шкале на стакане определяется объём V₁. Предположим, 200 миллилитров. Отрезок кабельной жилы вынимается из воды. Воде с него дают стечь обратно в стакан. Проверяется объём жидкости без образца. Предположим, уровень V₂ = 185 миллилитров. То есть наш образец имеет объём или в переводе на кубические миллиметры 15000 мм³.

Измерение L

Можно измерить объём в другой последовательности. Сначала залить воду и измерить её объём V₁. Затем погрузить в неё жилу и замерить V₂. Такая последовательность будет более точной, так как будет отсутствовать погрешность от воды, остающейся на мокром металле в первом варианте.

Метод может давать ошибку в многопроволочных жилах, так как между отдельными проволоками, вероятно, останутся воздушные пузыри. В таком случае лучше разобрать проводник на отдельные проволоки и погрузить их в воду россыпью.

И в первом и во втором случае воздушные пузыри в воде нужно стряхивать.

Форма расчёта сечения по длине и весу

Потребуются достаточно точные весы и рулетка.

Измерение L

Источник

Конструкция силовых кабелей

Как устроены силовые кабели

Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил, изоляции, оболочек и защитных покровов. Кроме основных элементов в конструкцию кабеля могут входить экраны, жилы защитного заземления и заполнители.

Каждая конструкция кабелей имеет свои обозначение и марку. Марка кабеля составляется из начальных букв слов, описывающих конструкцию кабеля.

Элементы конструкции силовых кабелей и их назначение.

Токопроводящие жилы силовых кабелей изготовляют из алюминия и меди однопроволочными и многопроволочными. По форме жилы выполняют круглыми, секторными или сегментными (см. рис. 1).

Нулевая жила или жила защитного заземления, как правило, имеет сечение, уменьшенное по сравнению с основными жилами. Она бывает круглой, секторной или треугольной формы и располагается в центре кабеля или между его основными жилами (см. рис. 1).

Жила защитного заземления используется для соединения не находящихся под напряжением металлических частей электроустановки с контуром защитного заземления.

Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Применяется бумажная, резиновая и пластмассовая (поливинилхлоридная и полиэтиленовая) изоляция.

Бумажная изоляция кабелей пропитывается вязкими пропиточными составами (маслоканифольными или электроизоляционными синтетическими).

Для прокладки по вертикальным и крутонаклонным трассам без ограничения разности уровней изготовляют кабели с бумажной изоляцией, пропитанной особым составом на основе церезина или полиизобутилена. Этот состав имеет повышенную вязкость, вследствие чего при нагреве кабеля, проложенного вертикально или по крутонаклонной трассе, он не стекает вниз. Поэтому кабели с такой изоляцией можно прокладывать на любую высоту, так же как и кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией.

Резиновая изоляция выполняется из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией. Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ.

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией имеют изоляцию из поливинилхлоридного пластиката в виде сплошного слоя или из композиций полиэтилена. Также используются кабели с изоляцией из самозатухающего (не поддерживающего горения) и вулканизированного полиэтилена.

Экраны применяют для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Экраны выполняют из полупроводящей бумаги и алюминиевой или медной фольги.

Заполнители необходимы для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля с целью герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля. В качестве заполнителей применяют жгуты из бумажных лент или кабельной пряжи, нити из пластмассы или резины.

Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.

Защитные покровы предохраняют оболочки кабеля от внешних воздействий (коррозии, механических повреждений). К ним относятся подушка, бронепокров и наружный покров. В зависимости от конструкции кабеля применяют один, два или три защитных покрова.

Подушка накладывается на экран или оболочку для их защиты от коррозии и повреждения лентами или проволоками брони. Подушка выполняется из слоев пропитанной кабельной пряжи, поливинилхлоридных, полиамидных и других равноценных лент, крепированной бумаги, битумного состава или битума.

Броня из плоских стальных лент защищает кабели только от механических повреждений. Броня из стальных проволок помимо этого воспринимает также и растягивающие усилия. Эти усилия возникают в кабелях при вертикальной прокладке кабелей на большую высоту или по крутонаклонным трассам.

Для предохранения брони кабелей от коррозии ее покрывают наружным покровом, выполненным из слоя кабельной или стеклянной пряжи, пропитанной битумным составом, а в некоторых конструкциях поверх слоев пряжи и битума накладывают выпрессованный поливинилхлоридный или полиэтиленовый шланг.

В шахтах, взрывоопасных и пожароопасных помещениях не допускается применять бронированные кабели обычной конструкции из-за наличия между оболочкой и броней кабеля «подушки» с содержанием горючего битума. В этих случаях должны применяться кабели с негорючей «подушкой» и наружный покров, изготовленный на основе стеклянной пряжи из штапельного стекловолокна.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Преимущества кабеля с секторными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена перед кабелем с круглыми жилами

Подписка на рассылку

Предлагаем вашему вниманию обзор преимуществ кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена среднего напряжения (6-35 кВ) с секторными жилами перед кабелем с круглыми жилами производства завода «Камский кабель». В данном обзоре мы рассмотрим конструкцию каждой модификации кабеля, области их применения, а также преимущества кабеля с секторной жилой.

Традиционно силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на среднее напряжение изготавливался с круглыми жилами. Но кабель с секторной жилой также занял свою нишу на рынке кабельно-проводниковой продукции. Узнать подробнее о новинке можно на сайте ООО «Камкабель» или же в данной статье.

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ и круглыми жилами на напряжение 6-35 кВ ТМ «Камкабель»

Кабель данного типа состоит из следующих элементов:

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ и секторными жилами на напряжение 6-35 кВ ТМ «Камкабель»

Этот тип кабеля имеет следующую конструкцию:

• Токопроводящие жилы секторной формы выполнены из уплотненных алюминиевых проволок, которые соответствуют классу 2 по ГОСТ 22483.
• Поверх жилы наложен экран из электропроводящего сшитого полиэтилена.
• Изоляция из сшитого полиэтилена.
• Экран по изоляции из экструдируемого электропроводящего сшитого полиэтилена.
• Экранированные жилы скручиваются вокруг центрального заполнения между. жилами из алюминиевой проволоки.
• Поверх скрутки накладывается разделительный слой в виде обмотки из электропроводящей бумаги или полимерной ленты.
• Общий экран представляет собой концентрический повив алюминиевых проволок, скрепленных алюминиевой лентой.
• Поверх экрана имеется разделительный слой в виде обмотки из лент микрокрепированной кабельной бумаги.
• Завершает конструкцию наружная оболочка из светостабилизированного полиэтилена или из ПВХ-пластиката, в том числе пониженной пожароопасности.

Области применения кабелей с изоляцией из СПЭ с круглыми и секторными жилами на напряжение 6-35 кВ ТМ «Камкабель»

Данные кабели используются в электрических сетях переменного напряжения с изолированной или заземленной нейтралью категорий А, В и С.

Кабели соответствуют следующим документам:

Монтаж и прокладка кабеля должны осуществляться в соответствии с документацией, утвержденной в установленном порядке и разработанной с учетом требований действующих Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и Строительных норм и правил (СНиП), а также рекомендаций завода-изготовителя «Камкабель».

Кабель «Камкабель» может прокладываться в туннелях, блоках, каналах, по эстакадам и в галереях, в производственных помещениях. Также возможна прокладка кабеля в траншее без ограничения разности уровней механизированным и ручным способом.

Необходимо отметить, что преимущественные области применения кабелей различного конструктивного исполнения для прокладки в земле и в кабельных сооружениях указывают в технических условиях для кабелей конкретных марок.

Преимущества кабеля с секторной жилой

Проанализировав таблицу, мы видим следующие преимущества кабеля с секторной жилой:

• снижаются габаритные размеры кабелей до 40 %, благодаря чему увеличивается максимальная длина намотки кабеля на барабан, а также сокращается радиус изгиба при прокладке;
• снижается масса кабелей до 45 %.

Дополнительным преимуществом кабеля с секторными жилами является упрощение его разделки за счет отсутствия экструдированного заполнения межжильного пространства. Благодаря легко отделяемому полупроводящему слою по изоляции уменьшается риск ее повреждения при зачистке.

Также за счет отсутствия экструдированного заполнения межжильного пространства и применения алюминиевого экрана вместо медного стоимость кабелей снижается до 20%.

Важно отметить, что потери в металлическом экране приближены к нулю.

Таким образом, вы узнали о конструкции трехжильного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, а также о преимуществах использования секторной жилы по сравнению с круглой. Чтобы получить более полное представление, посмотрите видео о конструкции данных кабелей, расположенное в начале статьи.

Источник