allgosts.ru29.060 Электрические провода и кабели29 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2022 Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Методы расчета номинальной токовой нагрузки (100 %-ный коэффициент нагрузки) и потерь. Общие положения

Обозначение:
ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2022
Наименование:
Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Методы расчета номинальной токовой нагрузки (100 %-ный коэффициент нагрузки) и потерь. Общие положения
Статус:
Действует
Дата введения:
01.01.2023
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
29.060.20

Текст ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2022 Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Методы расчета номинальной токовой нагрузки (100 %-ный коэффициент нагрузки) и потерь. Общие положения

ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2022

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кабели электрические

РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ НАГРУЗКИ

Часть 1-1

Методы расчета номинальной токовой нагрузки (100%-ный коэффициент нагрузки) и потерь. Общие положения

Electric cables. Calculation of the current rating. Part 1-1. Methods for calculating the rated current load (100% load factor) and losses. General

ОКС 29.060.20

Дата введения 2023-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности" (ОАО "ВНИИКП") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 046 "Кабельные изделия"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 мая 2022 г. N 399-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60287-1-1:2014* "Электрические кабели. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Уравнения для расчета номинальной токовой нагрузки (100%-ный коэффициент нагрузки) и расчет потерь. Общие положения" (IEC 60287-1-1:2014 "Electric cables - Calculation of the current rating - Part 1-1: Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses - General", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "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 (www.rst.gov.ru)

Введение

Настоящий стандарт является частью 1-1 серии стандартов МЭК 60287 и содержит формулы для расчета значений
R
,
,
и
и устанавливает методы расчета номинальных токовых нагрузок кабелей по предельно допустимым значениям температуры, электрического сопротивления токопроводящей жилы, потерь и удельных тепловых сопротивлений.

В настоящем стандарте приведены также формулы для расчета потерь.

Формулы в настоящем стандарте содержат величины, значения которых изменяются в зависимости от конструкции кабеля и применяемых материалов. Указанные в таблицах значения соответствуют значениям, установленным в международных стандартах (например, удельное электрическое сопротивление и температурные коэффициенты сопротивления) или общепринятым в практике (например, удельное тепловое сопротивление 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. Если точно известно, что конкретным материалам и конструкции более соответствуют другие значения, то допускается 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, значения температуры окружающей среды и удельного теплового сопротивления почвы в разных странах определяют исходя из требований национальных нормативных документов. Поверхностные сравнения значений, используемых в разных странах, могут привести к ошибочным заключениям, если они не основаны на общем критерии: например, могут быть различными предполагаемые сроки службы кабелей, в некоторых странах конструкция кабеля основана на максимальных значениях удельного теплового сопротивления почвы, в то время как в других странах применяют средние значения. Следует учитывать, что удельное тепловое сопротивление почвы 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.

Выбор значений различных параметров кабеля следует осуществлять в соответствии с настоящим стандартом.

Значения показателей должны быть основаны на результатах соответствующих измерений. Как правило, эти результаты уже включены в национальные технические требования в качестве рекомендуемых значений, поэтому расчет может быть основан на значениях, используемых в данной стране; такие значения приведены в МЭК 60287-3-1.

Информация, необходимая для выбора соответствующего типа кабеля, приведена в МЭК 60287-3-1.

1 Общие положения

1.1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на кабели на переменное напряжение и постоянное напряжение до 5 кВ, проложенные непосредственно в земле, каналах, лотках или стальных трубах, с частичным осушением почвы или без, а также проложенные на воздухе, и устанавливает методы расчета номинальной токовой нагрузки и потерь при установившемся режиме работы. Установившийся режим работы - непрерывный режим работы (100%-ный коэффициент нагрузки) кабеля при токе постоянного значения, достаточном для того, чтобы асимптотически создать максимальную температуру жилы при постоянных условиях окружающей среды.

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

С применением данных формул можно получить точные результаты, при этом в них допускается варьировать некоторыми важными параметрами. Эти параметры можно разделить на три группы:

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

- параметры, относящиеся к условиям окружающей среды, которые могут быть разнообразными; выбор этих параметров зависит от страны, в которой применяют или будут применять кабели;

- параметры, которые принимают по соглашению между изготовителем и потребителем и которые включают в себя допустимые пределы надежности работы кабеля (например, максимальная температура жилы).

1.2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения к нему)]:

IEC 60027-3, Letter symbols to be used in electrical technology - Part 3: Logarithmic and related quantities, and their units (Буквенные обозначения, применяемые в электротехнике. Часть 3. Логарифмические величины и их единицы)

IEC 60028:1925, International standard of resistance for copper (Международные нормы на электрическое сопротивление меди)

IEC 60141 (all parts), Tests on oil-filled and gas-pressure cables and treir accessories [(все части) Испытания маслонаполненных кабелей и кабелей с газом под давлением и арматуры к ним]

IEC 60228, Conductors of insulated cables (Токопроводящие жилы изолированных кабелей)

IEC 60502-1, Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV (
=1,2 kV) up to 30 kV (
=36 kV) - Part 1: Cables for rated voltages of 1 kV (
=1,2 kV) and 3 kV (
=3,6 kV) [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)]
IEC 60502-2, Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV (
=1,2 kV) up to 30 kV (
=36 kV) - Part 2: Cables for rated voltages from 6 kV (
=7,2 kV) up to 30 kV (
=36 kV) [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)]

IEC 60889, Hard-drawn aluminium wire for overhead line conductors (Твердотянутая алюминиевая проволока для проводов воздушных линий электропередачи)

1.3 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

А

-

площадь поперечного сечения брони кабеля, мм
;

коэффициенты (см. 2.4.2);

С

-

емкость изолированной жилы кабеля на единицу длины, Ф/м;

-

наружный диаметр кабеля, м;

-

наружный диаметр по изоляции (исключая экран) кабеля, мм;

-

наружный диаметр металлической оболочки кабеля, мм;

-

диаметр воображаемого коаксиального цилиндра, касающегося выступов гофрированной оболочки кабеля, мм;

-

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

F

-

коэффициент, определенный в 2.3.5;

H

-

интенсивность солнечного излучения, Вт/м
;

H

-

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

-

индуктивность оболочки, Гн/м;

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

I

-

ток, проходящий по одной жиле (среднеквадратичное значение) кабеля, А;

M

N

коэффициенты, определенные в 2.3.5;

P

Q

коэффициенты, определенные в 2.3.3, Ом/м;

R

-

сопротивление жилы кабеля переменному току на единицу длины при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

-

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

-

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

-

эквивалентное сопротивление переменному току оболочки и брони кабеля, 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 температуре 20°С, Ом/м;

-

сопротивление жилы кабеля постоянному току на единицу длины при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

-

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

-

тепловое сопротивление на фазу между жилой и оболочкой кабеля на единицу длины, К·м/Вт;

-

тепловое сопротивление между оболочкой и броней кабеля на единицу длины, К·м/Вт;

-

тепловое сопротивление наружного защитного покрытия кабеля на единицу длины, 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 кабеля, В;

-

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

-

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

-

диэлектрические потери изоляции жилы кабеля на единицу длины на фазу, Вт/м;

-

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

-

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

Х

-

реактивное сопротивление оболочки или экрана на единицу длины кабеля (двухжильные кабели и трехжильные кабели, расположенные треугольником), Ом/м;

-

реактивное сопротивление оболочки на единицу длины кабеля (при расположении кабелей в одной плоскости), Ом/м;

-

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

a

-

минимальная длина малой секции при транспозиции в случае, когда малые секции имеют разные длины, мм;

c

-

расстояние между осями жил и осью кабеля для трехжильных кабелей (равное 0,55
+0,29
t
для кабелей с секторными жилами), мм;

d

-

средний диаметр оболочки или экрана кабеля, мм;

-

средний диаметр оболочки и усиливающего покрытия кабеля, мм;

-

средний диаметр усиливающего покрытия кабеля, мм;

-

средний диаметр брони кабеля, мм;

-

наружный диаметр жилы кабеля, мм;

-

наружный диаметр эквивалентной сплошной полой жилы кабеля, имеющей тот же центральный канал, мм;

-

внутренний диаметр трубы, мм;

-

диаметр стальной проволоки, мм;

-

внутренний диаметр полой жилы кабеля, мм;

-

максимальный диаметр по экрану или по оболочке кабеля с овальной жилой, мм;

-

минимальный диаметр экрана или оболочки кабеля с овальной жилой, мм;

-

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

f

-

частота системы или сети, Гц;

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

k

-

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

-

коэффициент, применяемый для расчета
(эффекта близости);

-

коэффициент, применяемый для расчета
(поверхностного эффекта);

l

-

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

ln

-

натуральный логарифм (логарифм при основании е);

m

-

;

n

-

число жил в кабеле;

-

число стальных проволок в кабеле (см. 2.4.2);

p

-

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

p

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.2;

q

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.2;

-

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

s

-

расстояние между осями жил кабеля, 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, мм (см. 2.4.2);

t

-

толщина изоляции между жилами кабеля, мм;

-

толщина защитного покрытия кабеля, мм;

-

толщина оболочки кабеля, мм;

v

-

отношение удельных тепловых сопротивлений сухой и влажной зон 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 материала при температуре 20°С, 1/К;

-

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

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

-

угол сдвига по времени (см. 2.4.2);

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

-

эквивалентная толщина брони или защитного покрытия кабеля, мм;

-

тангенс угла диэлектрических потерь изоляции кабеля;

-

относительная диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля;

-

максимальная рабочая температура жилы кабеля, °С;

-

температура окружающей среды, °С;

-

максимальная рабочая температура брони кабеля, °С;

-

максимальная рабочая температура экрана или оболочки кабеля, °С;

-

критическая температура почвы, т.е. температура на границе между сухой и влажной зонами, °С;

-

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

-

превышение критической температуры почвы, т.е. превышение температуры на границе между сухой и влажной зонами по сравнению с температурой окружающей кабель почвы, К;

-

коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

,

-

коэффициенты потерь, выраженные как отношение общих потерь в металлических оболочках и броне соответственно к общим потерям во всех жилах кабеля (или потерь в одной оболочке или броне к потерям в одной жиле кабеля);

-

коэффициент потерь, выраженный как отношение потерь в одной оболочке, обусловленных циркулирующими токами в оболочке, к потерям в одной жиле кабеля;

-

коэффициент потерь, выраженный как отношение потерь в одной оболочке, обусловленных вихревыми токами, к потерям в одной жиле кабеля;

- коэффициент потерь для среднего кабеля;

- коэффициент потерь для внешнего кабеля с наибольшими потерями;

- коэффициент потерь для внешнего кабеля с наименьшими потерями;

три одножильных кабеля, расположенные в одной плоскости без транспозиции, с оболочками, соединенными на обоих концах каждой электрической секции

-

относительная магнитная проницаемость материала брони кабеля;

-

продольная относительная магнитная проницаемость;

-

поперечная относительная магнитная проницаемость;

-

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

-

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

-

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

-

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

-

коэффициент поглощения солнечного излучения поверхностью кабеля;

-

угловая частота системы (
).

1.4 Расчет номинальной токовой нагрузки кабелей

При расчете номинальной токовой нагрузки в условиях частичного высыхания почвы следует рассчитать токовую нагрузку для условий, в которых не происходит высыхания почвы. Применяют меньшую из двух полученных нагрузок.

1.4.1 Кабели, проложенные в почве, высыхание которой не происходит, или кабели, проложенные на воздухе

1.4.1.1 Кабели на переменное напряжение

Номинальную токовую нагрузку (предельно допустимое значение тока, проходящего по одной жиле) кабелей на переменное напряжение получают из формулы, по которой вычисляют допустимое значение превышения температуры жилы над температурой окружающей среды

,

где I - ток, проходящий по одной жиле кабеля (номинальная токовая нагрузка кабеля), А;

- превышение температуры жилы кабеля над средней температурой окружающей среды, К;

Примечание - В данной формуле под средней температурой окружающей среды подразумевают температуру окружающей среды при нормальных условиях эксплуатации и в случае прокладки кабеля с учетом влияния любого местного источника тепла, но без учета повышения температуры от кабелей, расположенных в непосредственной близости, вследствие выделяющегося из них тепла.

R - сопротивление жилы кабеля переменному току на единицу длины при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

- диэлектрические потери изоляции жилы кабеля на единицу длины, Вт/м;
- тепловое сопротивление между жилой и оболочкой кабеля на единицу длины, К·м/Вт;
- тепловое сопротивление подушки между оболочкой и броней кабеля на единицу длины, К·м/Вт;
- тепловое сопротивление наружного защитного покрытия кабеля на единицу длины, К·м/Вт;
- тепловое сопротивление между поверхностью кабеля и окружающей средой на единицу длины, полученное по МЭК 60287-2-1:1994 (подраздел 2.2), К·м/Вт;

n - число жил в кабеле, несущих нагрузку (жилы одинакового размера и несущие одну и ту же нагрузку);

- отношение общих потерь в металлической оболочке к общим потерям во всех жилах кабеля;
- отношение общих потерь в броне к общим потерям во всех жилах кабеля.

Значение номинальной токовой нагрузки вычисляют по формуле

.

Если кабель подвергается воздействию прямых солнечных лучей, то следует применять формулу по МЭК 60287-2-1:1994 (пункт 2.2.1.2).

Номинальную токовую нагрузку четырехжильного кабеля на низкое напряжение допускается принимать равной номинальной токовой нагрузке трехжильного кабеля на то же напряжение, с теми же размерами жил и аналогичной конструкции, при условии, что кабель будут применять в трехфазной системе, в которой четвертая жила является нейтральным или защитным проводником. В случае нейтрального проводника номинальная токовая нагрузка относится к симметричной нагрузке.

1.4.1.2 Кабели на постоянное напряжение до 5 кВ

Значение номинальной токовой нагрузки кабелей на постоянное напряжение до 5 кВ вычисляют по формуле

,
где
- сопротивление жилы кабеля постоянному току на единицу длины при максимальной рабочей температуре, Ом/м.

Если кабель подвергается воздействию прямых солнечных лучей, то следует применять формулу по МЭК 60287-2-1:1994 (пункт 2.2.1.2).

1.4.2 Кабели, проложенные в условиях частичного высыхания почвы

1.4.2.1 Кабели на переменное напряжение

Данный метод применяют для одиночных изолированных кабелей или цепей, проложенных на обычной глубине. Метод основан на двухзоновой модели почвы, в которой одна зона, прилегающая к кабелю, высушена, в то время как другая зона сохраняет тепловое удельное сопротивление окружающей среды, при этом граница между этими зонами изотермическая
. Данный метод используют для кабелей тех областей применения, в которых влияние почвы учитывают по упрощенной форме.

________________

См. "Current ratings of cables buried in partially dried-out soil, Part 1"//Electra N 104. Январь 1966 г. (с.11, раздел 3 и приложение 1).

Примечание - Требования к прокладке более одной цепи, а также необходимое расстояние между цепями находятся в стадии рассмотрения.

Номинальную токовую нагрузку с учетом изменения внешнего теплового сопротивления вследствие образования сухой зоны вокруг одиночного изолированного кабеля или цепи вычисляют по формуле (см. также формулу по 1.4.1.1)

,
где
v
- отношение тепловых удельных сопротивлений сухой и влажной зон почвы (
);
- удельное тепловое сопротивление сухой почвы, К·м/Вт;
- удельное тепловое сопротивление влажной почвы, К·м/Вт;
- критическая температура почвы, т.е. температура на границе между сухой и влажной зонами, °С;
- температура окружающей среды, °С;
- превышение критической температуры почвы, т.е. превышение температуры на границе между сухой и влажной зонами по сравнению с температурой окружающей почвы (
), К.
Значения
и
определяют на основе имеющейся информации о параметрах почвы.

Примечания

1 Значение
определяют, применяя удельное тепловое сопротивление влажной почвы (
) и МЭК 60287-2-1:1994 (пункт 2.2.3.2). При этом не учитывают изменения превышения температуры за счет взаимного нагрева кабелей по МЭК 60287-2-1:1994 (пункт 2.2.3.1).

2 Значения соответствующих параметров почвы находятся в стадии рассмотрения. Эти значения допускается согласовывать между изготовителем и заказчиком (потребителем).

1.4.2.2 Кабели на постоянное напряжение до 5 кВ

Номинальную токовую нагрузку кабелей на постоянное напряжение вычисляют по формуле

.

1.4.3 Кабели, проложенные в условиях, в которых высыхания грунта не происходит

1.4.3.1 Кабели на переменное напряжение

Если не следует допускать миграцию влаги, ограничив превышение температуры поверхности кабеля до значения не более
, то соответствующее значение номинальной токовой нагрузки вычисляют по формуле
.
Следует учитывать, что в зависимости от значения
такое ограничение может отразиться на температуре жилы, которая может превысить максимально допустимое значение. При этом значение номинальной токовой нагрузки должно быть меньшим из двух значений, полученных по данной формуле или формуле, приведенной в 1.4.1.1.

Значение R вычисляют для соответствующей температуры жилы, которая должна быть менее максимально допустимого значения. Проводят оценку рабочей температуры и при необходимости ее корректируют.

Примечание - Для определения номинальной токовой нагрузки четырехжильных низковольтных кабелей применяют последний абзац 1.4.1.1.

1.4.3.2 Кабели на постоянное напряжение до 5 кВ

Номинальную токовую нагрузку кабелей на постоянное напряжение вычисляют по формуле

.

Значение
следует принять по 1.4.2.2.

1.4.4 Кабели, подверженные прямому солнечному излучению

Номинальные токовые нагрузки

Номинальную токовую нагрузку кабелей с учетом воздействия солнечного излучения вычисляют по следующим формулам.

1.4.4.1 Для кабелей на переменное напряжение

.

1.4.4.2 Для кабелей на постоянное напряжение до 5 кВ

,
где
- коэффициент поглощения солнечного излучения поверхностью кабеля (см. таблицу 4);
Н
- интенсивность солнечного излучения, значение которого принимают равным 10
Вт/м
для большинства широт; рекомендуется, по возможности, применять значение, установленное для климатической зоны эксплуатации кабеля;
- тепловое сопротивление окружающей среды при прокладке кабеля на воздухе с поправкой на солнечное излучение (см. МЭК 60287-2-1), К·м/Вт;
- наружный диаметр кабеля, м, для кабелей с гофрированными оболочками
;
- толщина защитного покрытия кабеля, мм.

2 Расчет потерь

2.1 Сопротивление жилы кабеля переменному току

Сопротивление жилы кабеля переменному току на единицу длины R, Ом/м, при максимальной рабочей температуре во всех случаях, за исключением кабелей, проложенных в трубопроводах (см. 2.1.5), вычисляют по формуле

,
где
- коэффициент поверхностного эффекта;
- коэффициент эффекта близости.

2.1.1 Сопротивление жилы кабеля постоянному току

Сопротивление жилы кабеля постоянному току на единицу длины
, Ом/м, при максимальной рабочей температуре
, °С, вычисляют по формуле
,
где
- сопротивление жилы кабеля постоянному току при температуре 20°С, Ом/м.
Значение
установлено в МЭК 60228. Если жила кабеля не соответствует МЭК 60228, то значение
допускается устанавливать по соглашению между изготовителем и заказчиком (потребителем). Сопротивление жилы кабеля вычисляют, используя значения удельного электрического сопротивления, приведенные в таблице 1;
- температурный коэффициент удельного электрического сопротивления материала при температуре 20°С (см. стандартные значения в таблице 1);
- максимальная рабочая температура жилы кабеля, °С (зависит от типа используемой изоляции), значение которой установлено в стандарте или технических условиях на кабель конкретного типа.

Таблица 1 - Значения удельного электрического сопротивления и температурного коэффициента материалов, применяемых для изготовления кабелей

Материал

Удельное электрическое сопротивление при температуре 20°С
, Ом·м
Температурный коэффициент при температуре 20°С
, 1/К

а) Жилы

Медь

1,7241·10

3,93·10

Алюминий

2,8264·10
4,03·10

b) Оболочка и броня

Свинец или свинцовые сплавы

21,4·10

4,0·10

Сталь

13,8·10

4,5·10

Бронза

3,5·10

3,0·10

Нержавеющая сталь

70,0·10

Допускается пренебречь

Алюминий

2,84·10
4,03·10

Примечание - Значения для медных токопроводящих жил приведены в МЭК 60028. Значения для алюминиевых токопроводящих жил приведены в МЭК 60889.

2.1.2 Коэффициент поверхностного эффекта
Коэффициент поверхностного эффекта
вычисляют по следующими формулам:

для 0<
2,8
,

для 2,8<
3,8
,

для
>3,8
,

где
;

f - частота сети, Гц.

Значения
приведены в таблице 2.

При отсутствии соответствующей формулы для кабелей с жилами секторного и овального сечения рекомендуется использовать вышеприведенную формулу.

2.1.3 Коэффициент эффекта близости
для двухжильных кабелей и двух одножильных кабелей

Коэффициент эффекта близости вычисляют по формуле

,
где
;
- наружный диаметр жилы кабеля, мм;

s - расстояние между осями жил кабеля, мм.

Значения
приведены в таблице 2.
Если
не более 2,8, то результаты, полученные по данной формуле, являются точными, поэтому данную формулу рекомендуется применять в большинстве случаев.
Таблица 2 - Экспериментальные значения коэффициентов
и
для расчета коэффициентов поверхностного эффекта и эффекта близости

Тип жилы

Система изоляции токопроводящей жилы

Медная:

- круглая, сплошная

Все

1

1

- круглая, многопроволочная

Жидкость
/бумага
/полипропилен

1

0,8

- круглая, многопроволочная

Экструдированная
/минеральная

1

1

- круглая, типа Милликен

Жидкость/бумага/полипропилен

0,435

0,37

- круглые, типа Милликен, изолированные провода

Экструдированная

0,35

0,20

- круглые, типа Милликен, неизолированные однонаправленные провода

Экструдированная

0,62

0,37

- круглые, типа Милликен, неизолированные двунаправленные провода

Экструдированная

0,80

0,37

- полая, спиральноскрученная

Все

0,8

- секторная

Жидкость/бумага/полипропилен

1

0,8

- секторная

Экструдированная/минеральная

1

1

Алюминиевая:

- круглая, сплошная

Все

1

1

- круглая, многопроволочная

Все

1

0,8

- круглая, типа Милликен

Все

0,25

0,15

- полая, спиральноскрученная

Все

0,8

Значение
вычисляют по формуле
,
где
- внутренний диаметр полой жилы (центрального канала) кабеля, мм;