ГОСТ Р МЭК 60287-2-1-2009 Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 2-1. Тепловое сопротивление. Расчет теплового сопротивления

Кабели электрические.
Расчет номинальной токовой нагрузки

Часть 2-1

ТЕПЛОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ.
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

IEC 60287-2-1:1994
Electric cables - Calculation of the current rating - Part 2-1: Thermal
resistance - Calculation of thermal resistance
(IDT)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 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. № 218-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60287-2-1:1994 «Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 2-1. Тепловое сопротивление. Расчет теплового сопротивления» (IEC 60287-2-1:1994 «Electric cables - Calculation of the current rating - Part 2-1: Thermal resistance - Calculation of thermal resistance») с Изменениями № 1 (2001 г.), № 2 (2006 г.) и поправкой № 1 (2008 г.), которые выделены в тексте слева двойной вертикальной линией.

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

Содержание

Введение

Стандарт МЭК 60287 разделен на три части для того, чтобы при его пересмотре или внесении изменений с этим документом было удобно работать.

Каждая часть состоит из разделов, опубликованных в виде отдельных стандартов:

Часть 1 - Формулы для расчета номинальных токовых нагрузок и потерь энергии;

Часть 2 - Формулы для расчета теплового сопротивления;

Часть 3 - Разделы по условиям эксплуатации.

Настоящий стандарт содержит методы расчета внутреннего и внешнего тепловых сопротивлений кабелей, проложенных на воздухе, в каналах и земле.

Формулы, рекомендуемые в стандартах серии МЭК 60287, содержат величины, изменяющиеся в зависимости от конструкции кабеля и применяемых материалов. Указанные в таблицах данных стандартов значения соответствуют установленным международным (например, электрические удельные сопротивления и температурные коэффициенты сопротивления) либо общепринятым в практике значениям (например, тепловые удельные сопротивления и диэлектрические постоянные материалов). Если указанные в таблицах значения относятся к общепринятым в практике, то некоторые из них 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 значениям, указанным в стандартах данной серии. Если точно известно, что конкретным материалам и конструкциям 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 удельного теплового сопротивления почвы, их значения в разных странах определяют, исходя из различных соображений. Поверхностные сравнения значений, применяемых 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 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, 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, так что расчет может быть основан на значениях, используемых в данной стране (обзор таких значений приводится в [1]).

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

ГОСТ Р МЭК 60287-2-1-2009

Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки

Часть 2-1

ТЕПЛОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Дата введения - 2010-01-01

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, желобах или стальных трубах, с частичным осушением почвы или без, а также кабелей, проложенных на воздухе. Термин «установившийся режим» означает 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 теплового сопротивления.

Формулы, приведенные в настоящем стандарте, являются достаточно точными и в то же время позволяют варьировать некоторые важные параметры. Эти параметры можно разделить на 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 очень разнообразны, выбор этих параметров зависит от страны, в которой используются или должны использоваться кабели;

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

1.2 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

D'_a - наружный диаметр брони, мм;

D_d - внутренний диаметр канала, мм;

D_e - наружный диаметр кабеля или эквивалентный диаметр группы изолированных жил в кабеле, проложенном в трубе, мм;

 - наружный диаметр кабеля, используемый в 2.2.1, м;

D_о - наружный диаметр канала, мм;

D_s - наружный диаметр металлической оболочки, мм;

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

D_ot - диаметр воображаемого соосного цилиндра, касающегося наружной поверхности впадин гофрированной оболочки, мм, D_ot= D_it + 2t_s;

D_ic - диаметр воображаемого цилиндра, касающегося внутренней поверхности выступов гофрированной оболочки, мм, D_ic = D_oc - 2t_s;

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

E - константа, используемая в 2.2.1.1;

F₁ - коэффициент для кабелей с поясной изоляцией, определенный в 2.1.1.2.2;

F₂ - коэффициент для кабелей с поясной изоляцией, определенный в 2.1.1.2.5;

G - геометрический фактор для кабелей с поясной изоляцией;

 - геометрический фактор для кабелей с отдельно освинцованными изолированными жилами (кабели типа SL) и для кабелей с отдельными алюминиевыми оболочками по каждой изолированной жиле (кабели типа SA);

Н - интенсивность солнечного излучения (см. 2.2.1.2), Вт/м²;

К - коэффициент экранирования для теплового сопротивления экранированных кабелей;

К_А - коэффициент, используемый в 2.2.1;

L - глубина прокладки до оси кабеля или центра треугольника (при расположении кабелей треугольником), мм;

L_G - расстояние от поверхности земли до центра группы каналов, мм;

N - число кабелей под нагрузкой в группе каналов (см. 2.2.7.3);

Т₁ - тепловое сопротивление на фазу между жилой и оболочкой, К×м/Вт;

Т₂ - тепловое сопротивление между оболочкой и броней, К×м/Вт;

Т₃ - тепловое сопротивление наружного защитного покрытия, К×м/Вт;

Т₄ - 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 с поправкой на солнечное излучение, К×м/Вт;

 - тепловое сопротивление между кабелем и каналом (трубой), К×м/Вт;

 - тепловое сопротивление канала (трубы), К×м/Вт;

- тепловое сопротивление среды, окружающей канал (трубу), К×м/Вт;

 - константы, используемые в 2.2.7.1;

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

W_k - потери, рассеиваемые в кабеле /с, Вт/м;

W_TOT - общая энергия, рассеиваемая в желобе, на единицу длины, Вт/м;

Y - константа, используемая в 2.2.7.1;

Z - константа, используемая в 2.2.1.1;

d_a - наружный диаметр поясной изоляции, мм;

d_c - наружный диаметр жилы, мм;

d_cm - минимальный диаметр овальной жилы, мм;

d_cM - максимальный диаметр овальной жилы, мм;

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

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

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

g - константа, используемая в 2.2.1.1;

h - коэффициент теплового рассеяния, Вт/м²К^5/4;

ln - натуральный логарифм (логарифм по основанию е);

п - число жил в кабеле;

р - часть периметра кабельного желоба, эффективного в части рассеяния тепла (см. 2.2.6.2), м;

r₁ - радиус окружности, описанной вокруг двух или трех фасонных жил, мм;

s₁ - расстояние между осями соседних кабелей, расположенных в группе из трех не соприкасающихся друг с другом кабелей, проложенных горизонтально, мм;

t - толщина изоляции между жилами, мм;

t₁ - толщина изоляции между жилами и оболочкой, мм;

t₂ - толщина подушки, мм;

t₃ - толщина защитного покрытия, мм;

t_i - толщина изоляции жилы, включая экранирующие ленты плюс половина толщины любых неметаллических лент поверх скрученных жил, мм;

t_s - толщина оболочки, мм;

u -  (см. 2.2.2);

и -  (см. 2.2.7.3);

х, у - стороны группы каналов (у > х) (см. 2.2.7.3), мм;

θ_m - средняя температура среды между кабелем и каналом (трубой), °С;

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

D