Topné papírově izolované kabely s trvalým proudem

Mezní teplota jádra papírem izolovaných kabelů s olověným nebo hliníkovým pláštěm je určena následujícími okolnostmi:

1. Odolný kabelový papír. Při delším zvyšování teploty nad přípustnou hodnotu se papír bortí, ztrácí mechanickou pevnost, což vede k poškození kabelu.

2. Nepřípustnost tvorby vakua a plynových inkluzí uvnitř kabelu. Zahřívání žil kabelu je spojeno se zvětšením objemu kabelu a zvýšením vnitřního tlaku na jeho olověný nebo hliníkový plášť.

Nárůst tlaku v kabelu je způsoben především vysokým koeficientem teplotní roztažnosti impregnační hmoty (koeficient teplotní roztažnosti impregnační hmoty je 10-20krát vyšší než koeficienty teplotní roztažnosti mědi, hliníku a papíru) a vede k trvalé deformace olověného pláště. S klesajícím proudovým zatížením se zmenšuje objem kabelových komponentů.

Nejprve se ochladí vnější vrstvy izolace, což vede k vyčerpání impregnační hmoty izolačních vrstev přiléhajících k žilám kabelu. Vznikají vakuové a plynové inkluze. Iontové bombardování papíru a působení aktivního ozónu v těchto inkluzích vede k destrukci izolace kabelu.

Mezní teplota vodičů kabelů s papírovou izolací a laminovaným PVC pláštěm je dána nepřípustností měknutí těchto plášťů. Přípustné teploty jádra kabelů s papírovou izolací podle "Pravidla pro stavbu elektrických instalací" jsou uvedeny v tabulce. 1.

Tabulka 1 Přípustné teploty žil kabelu, °C

Síťové napětí, kV Do 1 6 10 20 35 Přípustné teploty kabelů s olověným a hliníkovým pláštěm 80 65 60 50 50 Totéž platí pro kabely s laminovaným PVC pláštěm 65 — — — —

Silové kabely jsou uloženy v zemi, ve vzduchu (v kanálech, na stěnách budov), v potrubí atd. Teplo (oddělené v kabelech uložených v zemi, překonávající tepelný odpor jejich krytů, je odváděno z povrch kabelu v důsledku tepelné vodivosti půdy. Proces chlazení kabelu na vzduchu je podobný procesu chlazení izolovaných vodičů.

Při stanovení množství tepla uvolněného v kabelu se berou v úvahu energetické ztráty v izolačním dielektriku a z indukovaných proudů v ochranných a utěsněných pláštích. Ztráty v pancéřování a olověných nebo hliníkových pláštích dosahují u jednožilových kabelů prakticky znatelných hodnot.

U kabelů uložených v zemi je vypočtená teplota rovna nejvyšší průměrné měsíční teplotě půdy. V hloubce 0,7 — 1,0 m, odpovídající hloubce uložení kabelu, se teplota mění během 1 měsíce. velmi malé.

Přípustná zatížení kabelů jsou podle tabulek «Pravidel pro elektroinstalaci», které jsou sestaveny na základě teploty půdy + 15 °C.

Pokud je do výkopu položeno více kabelů se světlou vzdáleností 100 – 300 mm, zhorší se podmínky chlazení a sníží se přípustné zatížení kabelů. Při stanovení dlouhodobě přípustného zatížení se do počtu sousedních kabelů nezapočítávají redundantní kabely. Pohotovostními kabely se rozumí normálně fungující nezatížené kabely, po jejich odpojení je možné přenést plný návrhový výkon přes zbývající kabely.

Při teplotách půdy jiných než + 15 °C se podmínky pro chlazení kabelů mění. Korekce teploty půdy se provádějí vynásobením aktuálních zatížení uvedených v příloze 10 korekčními faktory.

Kabely položené na stěnách budov, v potrubí (ve vzduchu) atd. mají horší podmínky chlazení než při položení do země. Dlouhodobé přípustné proudy přes kabely uložené ve vzduchu při teplotě + 25 °C a korekční faktory pro teplotu vzduchu jsou uvedeny v PUE.

Pokud je v kanálu nebo tunelu položeno několik kabelů a ventilace v nich zajišťuje konstantní teplotu, pak se proudové zatížení v závislosti na počtu položených kabelů nesnižuje. Zadává se pouze korekční faktor teploty vzduchu.Při pokládání kabelů ve vzduchu se předpokládá, že návrhová teplota prostředí se rovná teplotě nejteplejšího dne.

Když se zkombinuje řada okolností, například když je několik kabelů položeno paralelně a teplota půdy je odlišná od + 15 °C, stanoví se přípustné proudové zatížení kabelu vynásobením zatížení uvedených v hlavních tabulkách. PUE součinem odpovídajících korekčních faktorů.

Předpokládá se, že přípustná zatížení kabelů uložených v zemi v potrubí se rovnají zatížení kabelů uložených ve vzduchu.

Ve městech a průmyslových oblastech jsou kabely někdy položeny v blocích. Tento typ instalace je nevýhodný z hlediska dovoleného zatížení kabelů. Dodatečný tepelný odpor zařízení a vzduch mezi zařízením a kabelem výrazně snižují povolené zatížení kabelů. Například povolené zatížení kabelů 10 kV s měděnými vodiči 95 mm2 uloženými v betonovém bloku se šesti otvory je asi 65 % nosnosti stejného počtu kabelů uložených v zemi.

Snížení dovoleného proudového zatížení kabelů uložených v betonových blocích závisí na počtu kabelů, poloze kabelu v bloku a průřezu kabelu. Největší snížení je pozorováno u kabelů umístěných směrem ke středu bloku a v blocích u velkého počtu kabelů. Blok s 24 otvory pro kabel umístěný v jeho středu, nosnost je snížena o 60%.

V případě havarijního provozu sítě po dobu likvidace havarijního stavu, maximálně však 5 dnů, je povoleno přetížení kabelů pro všechny způsoby uložení až do 130 %.Toto přetížení je přípustné pouze pro kabely, které jsou v normálních provozních režimech sítě zatíženy maximálně 80 % trvalého povoleného zatížení.