Gc-helper.ru

ГК Хелпер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кабели 6кв номинальный ток

От чего зависит длительно допустимый ток кабеля

От чего зависит длительно допустимый ток кабеля? Для ответа на этот вопрос нам придется рассмотреть переходные тепловые процессы, происходящие в условиях когда про проводнику течет электрический ток. Нагрев и охлаждение проводника, его температура, связь с сопротивлением и сечением, — все это станет предметом данной статьи.

Переходный процесс

Для начала рассмотрим обычный цилиндрический проводник длиной L, диаметром d, площадью поперечного сечения F, сопротивлением R, объемом V, равным, очевидно, F*L, по которому течет ток I, удельная теплоемкость металла, из которого изготовлен проводник — C, масса проводника равна

где Ω — плотность металла проводника, S = пи*d*L – площадь боковой стенки, через которую происходит охлаждение, Тпр — текущая температура проводника, Т0 — температура окружающей среды, и, соответственно, T = Тпр — Т0 — изменение температуры. Ктп — коэффициент теплопередачи, численно характеризующий количество теплоты, передаваемое с единицы поверхности проводника за 1 секунду при разности температур в 1 градус.

На рисунке показаны графики изменения тока и температуры в проводнике с течением времени. С момента времени t1 до момента времени t3, по проводнику протекал ток I.

Здесь можно видеть, как после включения тока температура проводника постепенно повышается, и в момент времени t2 она перестает нарастать, стабилизируется. Но после отключения тока в момент времени t3, температура начинает постепенно спадать, и в момент времени t4 она снова становится равна исходному значению (T0).

Так, можно записать для процесса нагрева проводника уравнение теплового баланса, дифференциальное уравнение, где будет отражено, что тепло, выделившееся на проводнике, частично поглощается самим проводником, а частично — отдается окружающей среде. Вот это уравнение:

В левой части уравнения (1) — количество теплоты, выделившееся в проводнике за время dt, прохождения по нему тока I.

Первое слагаемое в правой части уравнения (2) — количество теплоты, поглощенное материалом проводника, от которого температура проводника увеличилась на dT градусов.

Второе слагаемое правой части уравнения (3) — количество теплоты, которое было передано от проводника окружающей среде за время dt, и оно связано с площадью поверхности проводника S и с разницей температур Т через коэффициент теплопроводности Ктп.

Сначала, при включении тока, все выделяющееся в проводнике тепло идет на нагрев непосредственно проводника, что и приводит к росту его температуры, и это связано с теплоемкостью С материала проводника.

С ростом температуры разность температур Т между самим проводником и окружающей средой соответственно увеличивается, и выделяющееся тепло частично идет уже и на повышение температуры окружающей среды.

Когда температура проводника достигает установившегося стабильного значения Туст, в этот момент все выделяющееся с поверхности проводника тепло передается окружающей среде, поэтому температура проводника больше не растет.

Решением дифференциального уравнения теплового баланса будет:

На практике сей переходный процесс длится не более трех постоянных времени (3*τ), и через это время температура достигает 0,95*Туст. Когда переходный процесс нагрева прекращается, уравнение теплового баланса упрощается, и установившуюся температуру можно легко выразить:

Длительно допустимый ток

Теперь можно подойти к тому, какого именно значения ток представляется длительно допустимым током для проводника или кабеля. Очевидно, для каждого проводника или кабеля есть определенная нормальная длительная температура, согласно его документации. Это такая температура, при которой кабель или провод может без вреда для себя и для окружающих находиться непрерывно и долго.

Из приведенного выше уравнения становится ясно, что такой температуре ставится в соответствие конкретное значение тока. Этот ток и называется длительно допустимым током кабеля. Это такой ток, который при прохождении по проводнику в течение длительного времени (более трех постоянных времени) нагревает его до допустимой, то есть нормальной температуры Тдд.

Здесь: Iдд — длительно допустимый ток проводника; Тдд — допустимая температура проводника.

Для решения практических задач удобнее всего длительно допустимый ток определять по специальным таблицам из ПУЭ.

Вид проводникаДлительно допустимая температураКратковременно допустимая температура
Голый проводник или шина70 о СМедь — 300 о С
Голый проводник или шина70 о САлюминий — 200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 3 кВ80 о С200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 6 кВ65 о С200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 10 кВ60 о С200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 35 кВ50 о С125 о С
Кабель в резиновой изоляции до 1 кВ65 о С150 о С
Кабель в ПВХ изоляции до 1 кВ65 о С150 о С
Кабель в изоляции из сшитого полиэтилена до 1 кВ90 о С250 о С

В случае короткого замыкания через проводник течет значительный ток короткого замыкания, который может существенно нагреть проводник, превысив его нормальную температуру. По этой причине для проводников характерно минимальное сечение исходя из условия кратковременного нагрева проводника током короткого замыкания:

Здесь: Iк — ток короткого замыкания в амперах; tп — приведенное время действия тока короткого замыкания в секундах; С — коэффициент, который зависит от материала и конструкции проводника, и от кратковременно допустимой температуры.

Связь с сечением

Теперь посмотрим, как зависит длительно допустимый ток от сечения проводника. Выразив площадь боковой стенки через диаметр проводника (формулы в начале статьи), приняв, что сопротивление связано с площадью сечения и удельным сопротивлением материала проводника, и подставив всем известную формулу для сопротивления в формулу для Iдд, приводимую выше, получим для длительно допустимого тока Iдд формулу:

Легко видеть, что связь длительно допустимого тока проводника Iдд с сечением F отнюдь не прямо пропорциональная, здесь площадь сечения возведена в степень ¾, а это значит, что длительно допустимый ток возрастает медленнее, чем сечение проводника. Остальные константы, такие как удельное сопротивление, коэффициент теплопередачи, допустимая температура — для каждого проводника индивидуальны по определению.

На самом деле, так и есть, зависимость не может быть прямой, ведь чем сечение проводника оказывается больше, тем более ухудшаются условия охлаждения внутренних слоев проводника, потому и допустимая температура достигается при меньшей плотности тока.

Если во избежание перегрева использовать проводники увеличенного сечения, это приведет к перерасходу материала. Гораздо выгоднее применять несколько проводников небольшого сечения, уложенных параллельно, то есть использовать многожильные проводники или кабели. А связь длительно допустимого тока и площади сечения в целом получается вот такой:

F124
I дд11,682,83

Ток и температура

Для расчета температуры проводника при известном токе и заданных внешних условиях, рассматривают установившийся режим, когда температура проводника достигла значения Туст, и больше не растет. Исходные данные — ток I, коэффициент теплопередачи Ктп, сопротивление R, площадь боковой стенки S, температура окружающей среды Т0:

Аналогичный расчет для длительно допустимого тока:

Здесь за Т0 принимают расчетную температуру окружающей среды, например +15°C для прокладки под водой и в земле, или +25°C для прокладки на открытом воздухе. Результаты таких расчетов приводятся в таблицах длительно допустимых токов, и для воздуха принимают температуру в +25°C, поскольку это средняя температура наиболее жаркого месяца.

Разделив первое уравнение на второе, и выразив температуру проводника, можно получить формулу для нахождения температуры проводника при токе, отличном от длительно допустимого, и при заданной температуре окружающей среды, если длительно допустимый ток и длительно допустимая температура известны, и не нужно прибегать к использованию других констант:

Из данной формулы видно, что превышение температуры оказывается пропорционально квадрату тока, и если ток возрастет в 2 раза, то превышение температуры возрастет в 4 раза.

Если внешние условия отличаются от расчетных

В зависимости от реальных внешних условий, которые могут отличаться от расчетных в зависимости от способа прокладки, например несколько параллельно расположенных проводников (кабель) или прокладка в земле при другой температуре, требуется корректировка предельно допустимого тока.

Тогда вводят поправочный коэффициент Кт, на который домножают длительно допустимый ток при известных (табличных) условиях. Если внешняя температура ниже расчетной, то коэффициент больше единицы, если выше расчетной, то, соответственно, и Кт меньше единицы.

Читать еще:  Ток многожильного медного кабеля

При прокладке нескольких параллельных проводников очень близко друг к другу, они станут друг друга дополнительно подогревать, но только при условии неподвижной внешней среды вокруг. Реальные условия зачастую располагают к тому, что окружающая среда подвижна (воздух, вода), и конвекция приводит к охлаждению проводников.

Если же среда почти неподвижна, например при прокладке в трубе под землей или в коробе, то взаимный подогрев вызовет снижение длительно допустимого тока, и тут нужно снова ввести поправочный коэффициент Кn, который приводится в документации к кабелям и проводам.

Выбор сечения кабеля и провода: по нагреву, по току, по потере напряжения

Выбор сечения кабеля и провода по нагреву

Выбор сечения из условий допустимого нагрева сводится к пользованию соответствующими таблицами длительно допустимых токовых нагрузок Iд при которых токопроводящи е жилы нагреваются до предельно допустимой температуры, установленной практикой так, чтобы предупредить преждевременный износ изоляции, гарантировать надежный контакт в местах соединения проводников и устранить различные аварийные ситуации, что наблюдается при Iд ≥ Ip, Ip — расчетный ток нагрузки.

Периодические нагрузки повторно-кратковременного режима при выборе сечения кабеля пересчитывают на приведенный длительный ток

где Iпв — ток повторно-кратковременного режима приемника с продолжительностью включения ПВ.

При выборе сечения проводов и кабелей следует иметь в виду, что при одинаковой температуре нагрева допустимая плотность тока токопроводящих жил большего сечения должна быть меньше, так как увеличение сечения их происходит в большей степени, чем растет охлаждающая поверхность ( смотрите рис. 1). По этой причине часто с целью экономии цветных металлов вместо одного кабеля большего сечения выбирают два или несколько кабелей меньшего сечения.

Рис 1. График зависимости допустимой плотности тока от сечения медных жил открыто проложенного трехжильного кабеля на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, нагретых током до температуры +65°С при температуре воздуха +25 «С.

При окончательном выборе селения проводов и кабелей из условия допустимого нагрева по соответствующим таблицам необходимо учитывать не только расчетный ток линии, но и способ прокладки ее, материал проводников и температуру окружающей среды.

Кабельные линии на напряжение выше 1000 В, выбранные по условиям допустимого нагрева длительным током, проверяют еще на нагрев токами короткого замыкания. В случае превышения температуры медных и алюминиевых жил кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ свыше 200 °С, а кабелей на напряжения 35 — 220 кВ свыше 125 °С сечение их соответственно увеличивают.

Сечение жил проводов и кабелей сетей внутреннего электроснабжения напряжением до 1000 В согласуют с коммутационными возможностями аппаратов защиты линий — плавких предохранителей и автоматических выключателей — так, чтобы оправдывалось неравенство I д / I з з, где k з — кратность допустимого длительного тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания аппарата защиты I з (из ПУЭ). Несоблюдение приведенного неравенства вынуждает выбранное сечение жил соответственно увеличить.

Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения

Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения .

где U — напряжение источника электрической энергии, Uном — напряжение в месте присоединения приемника.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.

В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12. 42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.

Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.

Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а — с одной нагрузкой на конце линии, б — с несколькими рапределенными нагрузками.

Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным током I p и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:

где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, P р — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.

Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами I p 1 , I р 2 , . I р и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2, . cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2, . Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:

где P р i активная мощность — расчетная i -й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.

Если расчетная относительная потеря напряжения d U получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.

При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряжения распределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.

Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Выбор сечения проводов и кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения значительной протяженности, а также сетей, работающих с большим числом часов использования максимума нагрузки — Tmax > 4000 ч — должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока , устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, которое определяют так:

где I р — расчетный ток линии без учета повышения нагрузки при авариях и ремонтах, J э — экономическая плотность тока из расчета окупаемости капитальных затрат в течение 8 — 10 лет.

Расчетное экономическое сечение округляют до ближайшего стандартного и, если оно окажется свыше 150 мм2, одну кабельную линию заменяют двумя или несколькими кабелями с суммарным сечением, соответствующим экономическому. Применять кабели с малоизменяющейся нагрузкой сечением менее 50 мм 2 не рекомендуется.

Сечение кабелей и проводов напряжением до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки Tmax

В трехфазных четырехпроходных сетях сечение нейтрального провода не рассчитывают, а принимают не менее 50% от сечения, выбранного для главных проводов, а в сетях, питающих газоразрядные лампы, вызывающие появление высших гармоник тока, такое же, как и главных проводов.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

I . Расчет кабеля напряжением 6 кВ, питающего участок.

Расчет производится по допустимому нагреву, экономической плотности тока, термической устойчивости к токам короткого замыкания (т. к. з.), допустимой потере напряжения.

1. Для расчета сечения жилы кабеля по допустимому нагреву рабочим током необходимо определить ток в кабеле:

Где: кВА – номинальная мощность трансформаторной подстанции;

U = 6кВ – напряжение сети.

К прокладке принимаем кабель марки ЭВТ. Этому току соответствует сечение жилы кабеля 16 мм 2 .

2. Экономическое сечение жилы кабеля определяется по формуле:

Где — экономическая плотность тока, определяемая в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузки шахт (Т ), для

Т = 3500 – 4200ч. =2,5А/ мм

Читать еще:  Как устанавливать провод кабельного

Принимаем кабель, сечение жилы которого равно 25 мм 2 .

3. Минимальное сечение жилы кабеля по термической устойчивости к т. к. з. определяется по формуле:

Где С — коэффициент, учитывающий конечную температуру нагревания жил и напряжение кабеля: для кабеля с медными жилами и бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ С = 145; для кабелей с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией С = 122; для кабелей с полиэтиленовой изоляцией С = 104, tф = tPм + tвм = 0,05 + 0,20 = 0,25 с — фиктивное время действия т. к. з., которое для шахтных кабельных сетей можно принимать равным реальному времени срабатывания максимальных реле (tPм) и высоковольтного выключателя Твм

— действующее значение установившегося т. к. з., А, определяется по фактической мощности к. з. на шинах ЦПП:

=

где = 50000 кВА — мощность к. з. на шинах ЦПП;

U = 6 кВ — напряжение на стороне ВН на шинах ЦПП.

Если кабель, питающий участок, прокладывается от РПП-6, то определяется следующим образом:

а) ток короткого замыкания на шинах ЦПП:

=

б) индуктивное сопротивление системы до шин ЦПП:

Где U = 6300В – напряжение на высшей стороне понижающего тр-ра ГПП;

в) индуктивное сопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;

— удельное сопротивление кабеля ЦПП – РПП – 6, для кабеля, S = 70 мм

=0,08 Ом/км;

г) активное сопротивление кабеля ЦПП-РПП-6;

Rк= R . L, = 0,26 • 2,0 = 0,52 Ом

где Ro = 0,26— удельное активное сопротивление кабеля ВН, Ом/км;

д) ток короткого замыкания на шинах РПП-6 (действующее значение установившегося т. к. з. на шинах РПП-6)

Принимаем кабель сечением жилы S = 16 мм 2 .

4 Сечение жилы кабеля с учетом допустимых потерь напряжения определяется по формуле:

мм

где L2= 800 м-длина кабеля РПП-6-ПУПП, м;

Y = 53 м/Ом-жлс 2 — удельная проводимость жилы бронированного кабеля;

— допустимая потеря напряжения в высоковольтном кабеле от ЦПП до ПУПП не должна превышать 150 В при напряжении U = 6000 В).

Допустимая потеря напряжения в кабеле РПП-6-ПУПП пропорциональна длине этого кабеля:

Принимаем сечение жилы кабеля 35 мм 2 . Из четырех значений сечения кабеля принимаем наибольшее. Окончательно принимаем кабель ЭВТ-3*35+4*4+1*10

Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

Для трехфазной сети используется другая формула:

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

Читать еще:  Подключение выключателя света для чайников

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Блокнот проектировщика
(электрика и связь)

В данной статье рассматриваются вопросы выбора сечения кабелей напряжением 10кВ, предусмотренные в ПУЭ изд.6 и другой технической литературе.

Если сечение кабелей, определенное по вышеперечисленным условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям, то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.

I. 1). Кабели должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом нормальных, а также послеаварийных режимов.

Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (ААБлУ; АСБл и т.п.), несущих нагрузки меньше номинальных, и проложенных в земле, может допускаться кратковременная перегрузка (КВП), где тогда КВП = 1,10 в течение 3,0 часов), а на период ликвидации послеаварийного режима допускаются перегрузки (ПГ) не более 1,20 в течение 5 сут. при длительности максимума 6 часов в сутки.

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с ПВХ изоляцией – до 15% на время не более 6 часов в сутки в течение 5 суток. Допустимая температура жилы кабеля: 10кВ (+60°С).

Для кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией (АВВГ; АВБбШв и т.п.) допустимая температура жилы кабеля ( 65°С) и земли (+15°С).

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена допустимая температура жилы кабеля: 90°С.

2). Сечение кабелей должно быть проверено по экономической плотности тока для нормального режима работы (ток в послеаварийном режиме не учитывается).

3). Кабели подлежат проверке на условия нагревания жил током короткого замыкания (КЗ), т.е. по термической устойчивости току короткого замыкания. Повышение температуры жил кабелей при КЗ ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности и, в итоге, — к аварии.

4). Сечение кабелей проверяется по потере напряжения.

II. Для кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, кроме того, проверяется медный экран на термическую устойчивость при 2-х фазном токе короткого замыкания (КЗ).

ТП с 2-мя силовыми трансформаторами по 2500 кВА питается от ПС, находящейся на расстоянии 4,0 км. Напряжение сети 10 кВ. Расчетная нагрузка супермаркета составляет Sр= 3250 кВА. Продолжительность часов использования максимума нагрузки – 8780ч. (работа полные сутки -24 часа). Принимаются кабели марки ААБлУ-10кВ, которые прокладываются в земле. По ТУ кабельной сети ток 3-х фазного короткого замыкания «КЗ» на шинах подстанции составляет 7,5 кА. Выдержка времени максимальной защиты на отходящей линии tв=1,4с, время отключения выключателя tо=0,3с.

1). Выбор сечения кабеля ААБлУ-10кВ по нагреву в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)

Расчетный ток нагрузки на РУ-10кВ ТП:

Расчетный ток на один кабель:

Iр=182 / 2= 91А (нормальный режим).

Предварительно выбираем сечения кабеля 95мм 2 .

Допустимый длительный ток табличный (Iд.т.) для сечения 95мм 2 составляет 205 А (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.16). С учетом следующих коэффициентов к Iд.т.:

К1=1,10 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.3, п. 1.3.13) на температуру земли зимой для Московской области для максимума нагрузки;

К2=0,87 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.23) на удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий);

К3=0,92 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.26) на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле.

Таким образом, фактически допустимый длительный ток Iф для кабеля, сечением 95мм 2 , составляет:

Iф= Iд.т. х К = 205 х 0,88 = 180А, Iр = 182А (см.выше).

Условие: Iф≥Iр, но 180А≤182А т.е. условие не выполняется. Необходимо принять сечения кабеля – 120мм 2 , для которого Iд.т.=240А, а Iф=240х0,88=211А, т.е. 211А≥182А, т.е условие выполняется.

2). Выбор кабеля ААБ2л-10кВ сечением 3х120мм 2 по экономической плотности тока.

Sэк – сечение по экономической плотности тока (мм 2 ) — по нормальному режиму.

Jэк – 1,2 А/мм 2 – экономическая плотность тока (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.36).

Условие 120мм 2 ≥ 76мм 2 выполняется.

3). Проверка кабеля ААБ2л-10кВ сечением 3х120мм 2 по термической устойчивости.

Iк.з. (3ф) = 7,5кА, выдержка времени максимальной защиты на отходящей линии tв=1,4с, время отключения выключателя tо=0,3с ( по ТУ кабельной сети, см . выше).

Тогда действительное время отключения линии tл=1,4с + 0,3с = 1,7с.

Минимальное сечение кабеля по термической устойчивости:

где С=95 – постоянное значение для кабелей с алюминиевыми жилами 10кВ.

Smin = 7500А х √1,7 / 95= 103мм 2 .

Условие 120мм 2 ≥ 103мм 2 выполняется.

4). Выбор кабеля по потере напряжения.

ΔU = ΔUтабл. х М (МВт⋅км) = 0,3 х 1,63МВт х 4,0км = 1,95%,

где ΔUтабличная удельная величина потери напряжения (Пособие к ВСН 97-83).

Условие по потере напряжения выполняется (принимается нормальный режим, т.е работа 2-х кабелей при нагрузке Sр=3,25/2=1,63 МВт).

II. Для кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена проверяется медный экран на термическую устойчивость при 2-х фазном токе короткого замыкания (КЗ).

Кабельная сеть «Моэнерго» должна представить:

  • 3-х фазный ток «КЗ» на шинах ПС;
  • время срабатывания защиты на данной линии (в нашем примере tв=1,25с).

2-х фазный ток «КЗ» = 0,87 тока 3-х фазного «КЗ».

Условие: Iд.э. ≥ I2ф«кз», где Iд.э – допустимый ток медного экрана; I2ф«кз» — 2-х фазный ток «КЗ».

Номинальное сечение (Sэ) медного экрана; мм 2t=0,7с; кАt=1,0с; кАt=1,4с; кА
163,93,32,8
256,075,14,36
358,457,16,04
5012,1410,28,67
7017,0214,312,16
9523,0919,416,49

1. Допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медных экранов можно определить по формуле:

где Sэ — заданное сечение для определения допустимого тока (Iд.э) «КЗ» медных экранов (для t=1,0с).

2. Для продолжительности «КЗ», отличающегося от 1сек. значение времени определяется:

где К= 1/√t, где t – продолжительность «КЗ» в секундах.

Кабельная сеть «Моэнерго» представила:

  • ток «КЗ» на шинах ПС равный 4,7 кА,
  • время срабатывания защиты на данной линии (в нашем примере tв=1,25с).

По расчетным данным принят кабель марки АПвП-10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 150 мм 2 и с медным экраном 25 мм 2 : 3(1х150/25)мм 2 .

1. При заданном сечении экрана 25мм 2 и tв=1,0с допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медных экранов по таблице № 1 составит 5,1 кА.

2. В примере tв=1,25с, тогда находим «К»:

К = 1 / √t = 1 / √1,25 = 0,83с

3. При tв=0,83с определяем допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медного экрана:

Iд.э = 5,1кА х 0,83 =4,2кА

(это допустимый ток Iд.э «КЗ» медного экрана сечением 25мм 2 за время tв=1,25с).

6. Определяем 2-х фазный ток «КЗ»:

Iкз-2ф = 0,87 х 4,7кА = 4,1кА.

5. Условие выполнения: Iд.э ≥ Iкз-2ф, т.е. 4,2кА ≥ 4,1кА – условие выполняется, сечение экрана выбрано правильно.

И.В. ПАСТУХОВА,
начальник отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»

Л.Г. НАСАНОВСКИЙ,
глав. специалист отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»

ГУ МО «Мособлгосэкспертиза» «Информационный вестник» №3(14)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector