IEC 60287-2-3:2024 RLV
Электрические кабели - Расчет номинального тока - Часть 2-3: Тепловое сопротивление - Кабели, проложенные в вентилируемых туннелях
- Стандартный №
- IEC 60287-2-3:2024 RLV
- Дата публикации
- 2024
- Разместил
- International Electrotechnical Commission (IEC)
- Последняя версия
- IEC 60287-2-3:2024 RLV
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
IEC 60287-2-3:2024 «Расчёт допустимой токовой нагрузки кабелей. Часть 2-3: Тепловое сопротивление. Кабели, прокладываемые в вентилируемых туннелях» — профессиональный технический стандарт, опубликованный Международной электротехнической комиссией. Он устанавливает стандартизированный метод расчёта тепловых характеристик кабельных систем в вентилируемых туннелях. Второе издание стандарта было выпущено в 2024 году, заменив первое издание, выпущенное в 2017 году. Основные изменения были внесены в систему символов для обеспечения соответствия другим стандартам серии IEC 60287.
Область применения и ограничения стандарта
Настоящий стандарт применяется к расчёту допустимой постоянной токовой нагрузки кабелей всех уровней напряжения в вентилируемых туннелях, как при естественной, так и при принудительной вентиляции. Стандарт предполагает, что продольную теплопередачу кабеля и тепловое влияние окружающей среды туннеля можно игнорировать, что все кабели в туннеле имеют одинаковые характеристики и что поперечное сечение туннеля остается неизменным по всей его длине.
Сценарии расчёта Применимые условия Ограничения Точность расчёта Естественно вентилируемые туннели Низкая скорость воздуха Игнорировать зону перехода ламинарно-турбулентный поток ±10% Принудительные вентиляционные туннели Управляемая скорость воздуха Требования к установившемуся режиму ±8% Смешанный режим вентиляции Чёткие параметры вентиляции Постоянный кабель характеристики ±12% Механизм теплопередачи и метод расчета
4.2.1 Стандарт использует комплексную модель теплопередачи, охватывающую семь основных механизмов теплопередачи: радиальная теплопроводность внутри кабеля, лучистая теплопередача от поверхности кабеля к внутренней стенке туннеля, конвекционная теплопередача от поверхности кабеля, конвекционная теплопередача от воздуха туннеля к внутренней стенке, продольная конвекционная теплопередача за счет потока воздуха и радиальная теплопроводность грунта вокруг туннеля. 4.2.2 Расчет радиальной теплопроводности внутри кабеля Внутреннее тепловое сопротивление кабеля рассчитывается с использованием классической формулы теплопроводности с учетом таких факторов, как теплопроводность изоляционного материала и структурные размеры кабеля. Для многослойных кабелей тепловое сопротивление должно рассчитываться послойно и суммироваться. 4.2.3 Расчет лучистой теплопередачи Тепловое сопротивление излучения рассчитывается с использованием закона Стефана-Больцмана с введением коэффициента FmCFm для учета эффектов геометрической конфигурации. В таблице 1 приведены значения коэффициентов для различных условий размещения, которые рассчитаны с использованием выражений в таблице C.1.
4.2.4 Расчет конвективной теплопередачи
Коэффициент конвективной теплопередачи основан на корреляции чисел Нуссельта, различающей ламинарные и турбулентные условия. В таблице 2 приведены значения параметра Kcv для расчетов при различных условиях потока.
Итерационный процесс решения и распределение температуры
4.5 Итерационный процесс расчета
В стандарте используется итерационный метод для решения нелинейного уравнения теплового баланса, что позволяет получить устойчивые результаты температурного поля и пропускной способности тока с помощью пошаговой аппроксимации. В приложении А приведены подробные примеры расчетов, демонстрирующие итерационный процесс для туннелей длиной 1 км и 10 км.
6 Характеристики распределения температуры
Температура кабеля в вентиляционном туннеле показывает очевидные продольные характеристики распределения с большим градиентом температуры на входном участке, который постепенно становится плоским по мере движения воздуха. На рисунках А.1 и А.2 показаны кривые распределения температуры в туннелях разной длины соответственно.
Стандартные рекомендации по внедрению и основные технические моменты
Рекомендации по инженерному применению
При реальном инженерном проектировании рекомендуется сначала уточнить параметры вентиляции, включая основные входные данные, такие как скорость воздуха, температура на входе и геометрия туннеля. Для систем принудительной вентиляции требуется точное измерение или расчет объема вентиляции.
Контроль точности расчетов
Для повышения точности расчетов следует учитывать следующие ключевые моменты: точное получение параметров тепловых характеристик материала кабеля, обоснованное определение коэффициента конвективной теплопередачи, правильное применение коэффициента теплопередачи излучением и проверка условий итеративной сходимости.
Обработка особых случаев
Для особых случаев, таких как некруглые поперечные сечения туннелей, смешанные схемы вентиляции и неравномерная прокладка кабелей, требуются соответствующие изменения стандартного метода или использование более сложных численных методов расчета.
Развитие стандарта и технологические инновации
По сравнению с изданием 2017 года, издание стандарта 2024 года в первую очередь включает стандартизированную символику для обеспечения согласованности с другими частями серии IEC 60287. Эта работа по стандартизации улучшает координацию между различными стандартами и облегчает применение кросс-стандартов инженерами и техническими специалистами.
Техническое содержание настоящего стандарта основано на исследовательском отчете 1992 года (Electra № 143–144) Рабочей группы CIGRE и его поправке 2003 года (Electra № 209), а также проверено и уточнено в ходе многолетней инженерной практики.
Содержание и руководство по применению Приложения
В Приложении A представлен полный пример расчета, включая параметры кабеля и установки (таблица A.1), итерационный процесс (таблица A.2) и диаграммы распределения температуры (рисунки A.1 и A.2). В Приложении B представлен метод преобразования «дельта-звезда», а в Приложении C подробно описан расчет коэффициента CFm.
Эти приложения предоставляют пользователям стандарта практический справочный шаблон, помогающий им правильно понимать и применять методы расчета, изложенные в стандарте.
IEC 60287-2-3:2024 RLV Ссылочный документ
- IEC 60287-1-1 Электрические кабели. Расчет номинального тока. Часть 1-1. Уравнения номинального тока (коэффициент нагрузки 100 %) и расчет потерь. Общие сведения.
- IEC 60287-2-1 Электрические кабели. Расчет номинального тока. Часть 2-1. Термическое сопротивление. Расчет термического сопротивления.
IEC 60287-2-3:2024 RLV История
- 0000 IEC 60287-2-3:2024 RLV
- 2017 IEC 60287-2-3:2017 Электрические кабели. Расчет номинального тока. Часть 2-1. Термическое сопротивление. Расчет термического сопротивления.
