Избор на напречно сечение на кабел и проводник: чрез нагряване, по ток, по загуба на напрежение

Напречно сечение на проводници и кабели се определя въз основа на допустимото нагряване, като се вземат предвид нормалните и аварийните режими, както и неравномерното разпределение на токовете между отделните линии, тъй като нагряването променя физическите свойства на проводника, увеличава неговото съпротивление, увеличава безполезния разход на електрическа енергия за нагряване на проводими части и съкращава живота на изолацията. Прекомерното нагряване е опасно за изолацията и контактните връзки и може да доведе до пожар и експлозия.

Избор на кабел и напречно сечение на тел за отопление

Изборът на напречното сечение от условията за допустимо нагряване се свежда до използването на съответните таблици на дългосрочно допустимите токови натоварвания Id, при които проводящид проводниците се нагряват до максимално допустимата температура, установена от практиката, за да се предотврати преждевременно износване на изолацията, да се осигури надежден контакт в точките на свързване на проводника и да се елиминират различни аварийни ситуации, които се наблюдават при Id ≥ Ip, Ip — номинален ток на натоварване.

Периодичните натоварвания на прекъсващ режим при избора на напречно сечение на кабела се преизчисляват до намален непрекъснат ток

където Ipv е токът на прекъсващия режим на приемника с продължителността на PV активирането.

При избора на напречното сечение на проводници и кабели трябва да се има предвид, че при същата температура на нагряване допустимата плътност на тока на проводимите проводници с по-голямо напречно сечение трябва да бъде по-малка, тъй като тяхното напречно сечение се увеличава до по-голямо степента на нарастване на охлаждащата повърхност (виж ориз. 1). Поради тази причина, за да се спестят цветни метали, вместо един кабел с по-голямо напречно сечение, често се избират два или повече кабела с по-малко напречно сечение.

Фигура 1. Графика на зависимостта на допустимата плътност на тока от напречното сечение на медни проводници на открито положен трижилен кабел за напрежение 6 kV с импрегнирана хартиена изолация, нагрята от ток до температура + 65 ° C при температура на въздуха +25 «C.

На финала изборът на село проводници и кабели от условието за допустимо отопление според съответните таблици е необходимо да се вземат предвид не само прогнозният ток на линията, но също и методът на полагането й, материала на проводниците и температурата на околната среда.

Кабелните линии за напрежения над 1000 V, избрани според условията на допустимо нагряване с дълъг ток, също се проверяват за нагряване чрез токове на късо съединение. В случай, че температурата на медни и алуминиеви проводници на кабели с импрегнирана хартиена изолация с напрежение до 10 kV над 200 ° C и кабели за напрежение 35-220 kV над 125 ° C, тяхното напречно сечение се увеличава съответно .

Напречното сечение на проводници и кабели на вътрешни захранващи мрежи с напрежение до 1000 V е координирано с превключващите възможности на линейни защитни устройства — предпазители и прекъсвачи — така че неравенството е оправдано Азд / Азс h, къде кz — кратността на допустимия дългосрочен ток на проводника спрямо номиналния ток или тока на защитното устройство Азs (от ПУЕ). Неспазването на горното неравенство принуждава съответно да се увеличи избраната основна секция.

Избор на напречното сечение на кабели и проводници за загуба на напрежение

Трябва да се провери напречното сечение на кабелите и проводниците, избрани от условията на нагряване и съгласувани с възможностите за превключване на защитните устройства относителна линейна загуба на напрежение.

където U е напрежението на източника на електрическа енергия, Unom е напрежението в точката на свързване на приемника.

Допустимото отклонение на напрежението на клемите на двигателя от номиналното напрежение не трябва да надвишава ± 5%, а в някои случаи може да достигне + 10%.

В осветителните мрежи спадът на напрежението за най -отдалечените лампи на вътрешно работно осветление и прожекторни инсталации на външно осветление не трябва да надвишава 2,5% от номиналното напрежение на лампите, за лампи за външно и аварийно осветление — 5%, а в мрежи с напрежение 12.,. 42 V — 10 %. По -голямото намаляване на напрежението води до значително намаляване на осветеността на работните места, причинява намаляване на производителността на труда и може да доведе до условия, при които запалването на газоразрядни лампи не е гарантирано. Най -високото напрежение на лампите, като правило, не трябва да надвишава 105% от номиналната му стойност.

Увеличаването на напрежението на вътрешните захранващи мрежи над предвиденото в нормите не е допустимо, тъй като води до значително увеличаване на консумацията на електрическа енергия, намаляване на експлоатационния живот на захранване и осветление на електрическо оборудване, а понякога до намаляване на качеството на продуктите.

Ориз. 2. Изчисляване на загуба на напрежение в трифазна триходова линия при избор на напречното сечение на кабели и проводници: а-с едно натоварване в края на линията, б-с няколко разпределени товара.

Проверка на напречното сечение на проводниците на трифазна трижилна линия с един товар в края му (фиг. 2, а), характеризиращ се с номиналния ток Азp и фактор на мощността cos phi за относителната линейна загуба на напрежение, изпълнете, както следва:

където Unom е номиналното напрежение на мрежата, V, Ro и Xo са активното и индуктивно съпротивление съответно на един километър от линията, избрано от референтните таблици, Ом / км, Pp е изчислената активна мощност на товара, kW; L е дължината на линията, km.

За неразклонена основна трифазна трижилна линия с постоянно напречно сечение, носеща разпределени по нея товари с номинални токове Азстр1, АзR2, …, Азр и съответните коефициенти на мощност cos phi1, cos phi2, …, cos phi отдалечен от източника на захранване на разстояния L1, L2, …, Ln (фиг. 2, б), относителната линейна загуба на напрежение към най -отдалечения приемник:

където PRi активна мощност — изчислена i-то натоварване, отдалечено от източника на захранване на разстояние L.

Ако изчислената относителна загуба на напрежение дU ще се окаже по -висока от допустимите норми, необходимо е да се увеличи избраната секция, за да се осигури нормализираната стойност на тази стойност.

При малки напречни сечения на проводници и кабели индуктивното съпротивление Xo може да се пренебрегне, което значително опростява съответните изчисления. в трифазни трижични разпределителни мрежи на външно осветление, които се различават по значителна дължина, трябва да обърнете внимание на правилното включване на равноотдалените осветителни тела, защото в противен случай загуба на напрежение са разпределени неравномерно по фазите и могат да достигнат няколко десетки процента спрямо номиналното напрежение.

Схеми за включване на равноотдалените осветителни тела за външно осветление: а — правилно, б — неправилно

Избор на напречно сечение на кабела за икономическа плътност на тока

Изборът на напречното сечение на проводници и кабели, без да се вземат предвид икономическите фактори, може да доведе до значителни загуби на електрическа енергия в линиите и значително увеличаване на експлоатационните разходи. Поради тази причина напречното сечение на проводници на електрически мрежи с вътрешно захранване със значителна дължина, както и мрежи, работещи с голям брой часове на използване на максималния товар -Tmax > 4000 ч — трябва поне да носи отговорност препоръчителна икономическа плътност на тока, който установява оптималното съотношение между капиталовите разходи и оперативните разходи, което се определя, както следва:

където Азр — номинален ток на линията, без да се взема предвид увеличаването на натоварването в случай на аварии и ремонт, Jд — плътност на икономическия ток въз основа на изплащането на капиталовите разходи в рамките на 8 — 10 години.

Очаквано икономическо напречно сечение закръглена до най-близкия стандарт и, ако се окаже повече от 150 mm2, една кабелна линия се заменя с два или повече кабела с общо напречно сечение, съответстващо на икономическото. Използвайте кабели с ниско променящ се товар с напречно сечение по-малко от 50 мм2 Не се препоръчва.

Напречно сечение на кабели и проводници с напрежение до 1000 V с броя часове на използване на максималното натоварване Tmax <4000 … 5000 h и всички клонове към приемници със същото напрежение, електрически мрежи от осветителни инсталации, временни конструкции и конструкции с кратък експлоатационен живот до 3 — 5 години не се избират според икономическата плътност на тока.

В трифазни четирипроходни мрежи напречното сечение на неутралния проводник не се изчислява, но се вземат най-малко 50% от напречното сечение, избрано за основните проводници, а в мрежите, захранващи газоразрядни лампи, които причиняват поява на по -високи хармоници на тока, същите като за основните проводници.