Ц-02-98 (Э)

    
    
ЦИРКУЛЯР

О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания

    
    
    Настоящий Циркуляр определяет методику проверки по условиям невозгорания силовых кабелей напряжением до 10 кВ, проложенных в кабельных сооружениях энергетических объектов.
    
    В результате длительного протекания тока короткого замыкания (КЗ) по кабелям при отключении присоединений действием резервных защит имели место пожары в кабельных хозяйствах электростанций вследствие нагрева токопроводящих жил кабелей до температур, при которых происходили разрывы оболочек и разрушения концевых заделок с возгоранием кабелей.
    
    При испытании на возгорание силовых кабелей напряжением до 6 кВ токами КЗ длительностью до 4 с установлено, что разрыв оболочек, разрушение концевых заделок и возгорание кабелей не происходит, если температура токопроводящих жил не превышает 350 °С для небронированных кабелей с пропитанной бумажной и пластмассовой изоляцией и 400 °С для бронированных кабелей с пропитанной бумажной изоляцией и кабелей с изоляцией из вулканизированного полиэтилена.
    
    С целью повышения надежности работы электроустановок и предотвращения пожаров в кабельных сооружениях энергетических объектов в дополнение к требованиям гл.1.4 "Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания" "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ), шестое издание (М.: Энергоатомиздат, 1985) Дирекция по научно-технической политике
    
    ПРЕДЛАГАЕТ:
    
    1. На действующих энергетических объектах:
    
    1.1. Проверить по условиям невозгорания силовые кабели при КЗ в начале кабельной линии и при действии резервной защиты. Допускается принимать расчетные токи КЗ на расстоянии 20 м от начала кабельной линии напряжением до 1 кВ и 50 м от начала кабельной линии напряжением 6-10 кВ.
    
    Значения расчетных температур нагрева токопроводящих жил кабелей при проверке на невозгорание и при определении пригодности кабелей к дальнейшей эксплуатации приведены в таблице.
    
    

Значения расчетных температур нагрева токопроводящих жил кабелей при проверке на невозгорание
и при определении пригодности кабелей к дальнейшей эксплуатации при длительности токов КЗ до 4 с

    
    
    1.2. При получении расчетных значений температур выше указанных в гр.2 таблицы предусмотреть:
    
    изменение уставок защит;
    
    замену защит быстродействующими;
    
    изменение схемы питания.
    
    Если данные мероприятия не могут быть применены или не дают положительных результатов, необходимо заменить кабели или их начальные участки кабелями с увеличенным сечением токопроводящих жил.
    
    1.3. После каждого воздействия токов КЗ выполнять расчет температуры токопроводящих жил кабелей и определять пригодность кабелей к дальнейшей эксплуатации, руководствуясь следующим:
    
    при температурах нагрева токопроводящих жил кабелей, не превышающих значений, указанных в гр.3 таблицы, кабели пригодны к дальнейшей эксплуатации;
    
    при температурах нагрева токопроводящих жил в интервалах значений, указанных в гр.3 и 4 таблицы, допускается эксплуатация кабелей в течение 1 года. Такие кабельные линии перед включением в работу должны быть дополнительно осмотрены, в доступных местах отремонтированы (при необходимости) и испытаны выпрямленным напряжением 4 в течение 5 мин;
    
    при температурах нагрева токопроводящих жил кабелей, превышающих значения, указанных в гр.4 таблицы, кабели считаются к дальнейшей эксплуатации непригодными и должны быть заменены.
    
    1.4. Применять нанесение огнезащитных покрытий как средство пожаростойкости, предусмотренное требованиями "Инструкции по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий: РД 34.49.101-87* (М.: Информэнерго, 1987) и Информационным сообщением от 31.08.88 г. N 18-41/1 "О применении ОЗП кабельных сооружений".
________________
    * Действует РД 153-34.049.101-2003. - Примечание .
    
    1.5. Проводить для пучков из двух параллельно включенных кабелей и более проверку на невозгорание любого кабеля пучка в соответствии с п.1.1.
    
    2. На вновь проектируемых и реконструируемых энергетических объектах:
    
    2.1. Применять силовые кабели сечением 70 мм и выше с многопроволочными алюминиевыми жилами.
    
    2.2. При выпуске рабочей проектной документации выполнять требования пп.1.1, 1.4 и 1.5.
    
    3. Расчет температуры токопроводящих жил кабелей выполнять в соответствии с приложением 1.
    
    4. Расчет токов КЗ и тепловых импульсов выполнять в соответствии с приложением 2.
    
    С выходом настоящего Циркуляра аннулируется Циркуляр N Ц-03-95 (Э) от 30 июня 1995 г. "О проверке кабелей на невозгорание при действии тока короткого замыкания в сетях собственных нужд электростанций".
    
    

Приложение 1

    
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ЖИЛ КАБЕЛЯ ТОКОМ КЗ

    
    Для определения температуры нагрева жил кабеля при действии тока КЗ длительностью до 4 с рекомендуется пользоваться прилагаемой номограммой (см. рисунок).
    
    

Номограмма для выбора силовых кабелей

    
    
    Номограмма построена на основании уравнения (1), выражающего зависимость температуры жилы непосредственно после КЗ от температуры жилы до КЗ, режима КЗ, конструктивных и теплофизических параметров жилы:
    

,                                                        (1)

    
где - температура жилы в конце КЗ, °С;
    
      - температура жилы до КЗ, °С;
    
     - величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0 °С, равная 228 °С.
    

,                                                (2)

    
где - постоянная, характеризующая теплофизические характеристики материала жилы, равная для алюминия 45,65 мм/(кA·с) и для меди 19,58 мм/(кA·с);
    
     - интеграл Джоуля или тепловой импульс от тока КЗ, кА·с;
    
     - сечение жилы, мм.
    
    На номограмме по горизонтальной оси отложены значения температуры жилы до КЗ (), а по вертикальной - значения температуры после КЗ () для значений коэффициента , характеризующего взаимосвязь между тепловым импульсом, сечением жилы и теплофизическими характеристиками материала жилы.
    
    Значение начальной температуры жилы до КЗ может быть определено по формуле
    

,                                     (3)

где - фактическая температура окружающей среды во время КЗ, °С;
    
     - значение расчетной длительной допустимой температуры жилы, °С, равная для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение 1 кВ - 80 °С, 6 кВ - 65 °С и 10 кВ - 60 °С, для кабелей с пластмассовой изоляцией 70 °С и для кабелей с изоляцией из вулканизированного полиэтилена 90 °С;
    
     - значение расчетной температуры окружающей среды (воздуха) 25 °С;
    
     -  значение тока перед КЗ, А;
    
     - значение расчетного длительно допустимого тока, А, в соответствии с табл. П1.1 и П1.2.
    
    

Таблица П1.1

    
Значения расчетных длительно допустимых токов для кабелей с медными и алюминиевыми жилами
с бумажной пропитанной изоляцией, прокладываемых в воздухе

    
    
Таблица П1.2

Значения расчетных длительно допустимых токов для кабелей на напряжение 1 кВ с резиновой
и пластмассовой изоляцией, с медными и алюминиевыми жилами, прокладываемых в воздухе

    
    
    В режиме АПВ и АВР значения начальной температуры принимаются равными значению температуры после первого воздействия тока КЗ.
    
    По номограмме могут быть определены:
    
    значение для данного режима КЗ (теплового импульса) в режимах без АПВ и АВР и с АПВ и АВР;
    
    допустимое значение теплового импульса в кабеле по заданным условиям (температурам) термической стойкости и возгорания кабелей;
    
    сечение кабелей для данного значения теплового импульса и заданных условий (температур) термической стойкости и возгорания кабелей.
    
    Определение . По режимам работы конкретной линии рассчитывают значение и коэффициента , находят ординату точки пересечения вертикальной () и наклонной () линии и определяют значение . Так, для =50 °С и =0,7 =330 °С.
    
    Определение теплового импульса и сечения кабеля. Для допустимой температуры термической стойкости (или температуры возгорания) и установленного по режимам работы значения в точке пересечения горизонтальной и вертикальной линий определяют значение коэффициента и по формуле (2) рассчитывают или значение теплового импульса, или значение сечения жилы кабеля.
    
     

Приложение 2

    
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ТЕПЛОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

    
    При проверке кабелей на невозгорание расчет токов КЗ и тепловых импульсов (интегралов Джоуля) следует проводить, руководствуясь ГОСТ 28249-93 "Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ", ГОСТ 27514-87 "Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ" и ГОСТ 30323-95 "Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания", а также "Методическими указаниями по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияний электрической дуги" (М.: СПО ОРГРЭС, 1993).
    

1. Расчет токов КЗ

    
    При проверке кабелей на невозгорание рассчитывается ток трехфазного металлического короткого замыкания в начале проверяемого кабеля.
    
    При этом допускается принимать точку КЗ за отрезками кабеля длиной 50 м от начала (кабели напряжением до 10 кВ) и 20 м (кабели до 1 кВ).
    
    Расчет токов КЗ для проверки кабелей на невозгорание проводить с учетом следующего:
    
    1.1. Учитывается влияние тока подпитки от асинхронных электродвигателей на полный ток КЗ:
    
    в сети 0,4 кВ - в том случае, если суммарный номинальный ток одновременно включенных электродвигателей превышает .....* начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета электродвигателей. При этом следует учитывать электродвигатели, непосредственно примыкающие к месту КЗ, а также электродвигатели секций, объединяемых действием АВР;
_________________
    * Брак оригинала. - Примечание .     
    
    в сети 6 кВ - учитывать одновременно включенные электродвигатели мощностью 100 кВт и более, если они не отделены от точки КЗ токоограничивающими реакторами или силовыми трансформаторами.
    
    1.2. Ток подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей рассчитывается без учета апериодической составляющей.
    
    1.3. В расчетах периодической составляющей тока подпитки места КЗ от асинхронных электродвигателей 6,0 кВ допускается не учитывать их активное сопротивление.
    
    1.4. В расчетах сети 0,4 кВ учитывается сопротивление электрической дуги в месте КЗ и увеличение активных сопротивлений кабелей от протекающего тока трехфазного КЗ по ГОСТ 28249-93 (табл.2) и по "Методическим указаниям по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги".
    
    1.5. Электродвигатели 0,4 кВ, подключенные ко вторичным сборкам, в расчетах не учитываются.
    

2. Расчет тепловых импульсов от токов КЗ

    
    Тепловой импульс от тока КЗ определять как сумму интегралов Джоуля от периодической и апериодической составляющих тока КЗ по ГОСТ 30323-95.
    
    За продолжительность КЗ принимать время от начала КЗ до его отключения (), равное времени действия резервной релейной защиты (в зоне которой находится проверяемый кабель) и полному времени отключения выключателя.
    
    Для присоединений секций собственных нужд 6,0 и 0,4 кВ резервной защитой считать защиту ввода питания секции или трансформатора 6,0/0,4 кВ (токовая, дистанционная и другие защиты от многофазных КЗ).
    
    При проверке кабелей на невозгорание для присоединений СН с асинхронными электродвигателями в точках КЗ, удаленных от генераторов и синхронных компенсаторов (отделены трансформаторами или реакторами), тепловой импульс (кА·с) с временем отключения тока КЗ 0,4 с и более рассчитывается по формуле
    

,

    
где - начальное значение периодической составляющей тока КЗ от удаленных источников (система, генератор), кА;
    
     - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от удаленных источников, равная 0,1 с для сети 6,0 кВ и 0,02 с для сети 0,4 кВ;
    
     - начальное значение периодической составляющей тока подпитки от асинхронных электродвигателей, равное сумме номинальных токов одновременно включенных электродвигателей, увеличенной в 4,5 раза для сети 0,4 кВ и в 5,5 раза для сети 6,0 кВ, кА.



Текст документа сверен по:
/ РАО "ЕЭС России". -
М.: СПО ОРГРЭС, 1998