Volba průřezu kabelu a vodiče: ohřevem, proudem, ztrátou napětí

Průřez vodičů a kabelů je určen na základě přípustného ohřevu, s přihlédnutím k normálnímu a nouzovému režimu, jakož i nerovnoměrnému rozložení proudů mezi jednotlivými vedeními, protože ohřev mění fyzikální vlastnosti drátu, zvyšuje jeho odpor, zvyšuje zbytečná spotřeba elektrické energie na ohřev vodivých částí a zkrácení životnosti izolace. Nadměrné teplo je nebezpečné pro izolaci a kontaktní spojení a může vést k požáru a výbuchu.

Výběr kabelu a průřezu topného drátu

Výběr průřezu z podmínek přípustného ohřevu se redukuje na použití příslušných tabulek dlouhodobých přípustných proudových zatížení Id, ve kterých jsou vodiče ohřívány na maximální přípustnou teplotu stanovenou praxí, aby se předešlo předčasnému opotřebení izolace, aby byl zajištěn spolehlivý kontakt v místech připojení vodiče a aby se eliminovaly různé nouzové situace, které nastávají při Id ≥ Ip, Ip — jmenovitý proud zátěže.

Přerušovaná přerušovaná zatížení při výběru průřezu kabelu se přepočítají na snížený trvalý proud

kde Ipv je proud přijímače ve vypnutém stavu s dobou trvání aktivace PV.

Při výběru průřezu vodičů a kabelů je třeba vzít v úvahu, že při stejné teplotě ohřevu by měla být přípustná proudová hustota vodivých vodičů s větším průřezem menší, protože jejich průřez se zvětšuje na více - velký stupeň růstu chladicí plochy (viz rýže. 1). Z tohoto důvodu se pro úsporu barevných kovů často volí místo jednoho kabelu s větším průřezem dva nebo více kabelů s menším průřezem.

Obrázek 1. Graf závislosti přípustné proudové hustoty na průřezu měděných vodičů ve venkovním třížilovém kabelu pro napětí 6 kV s impregnovanou papírovou izolací, zahřátém proudem na teplotu + 65 °C při teplota vzduchu +25 °C.

Při konečném výběru vodičů a kabelů ze stavu přípustného ohřevu dle příslušných tabulek je nutné zohlednit nejen odhadovaný proud vedení, ale také způsob jeho uložení, materiál vodičů a popř. okolní teplotu.

Kabelová vedení pro napětí nad 1000 V, zvolená podle podmínek přípustného dlouhoproudého ohřevu, se kontrolují i ​​na ohřev zkratovými proudy. V případě, že teplota měděných a hliníkových vodičů kabelů s impregnovanou papírovou izolací s napětím do 10 kV překročí 200 °C a kabelů pro napětí 35-220 kV nad 125 °C, jejich průřez se přiměřeně zvětší.

Průřez vodičů a kabelů vnitřních silových sítí s napětím do 1000 V je koordinován se spínacími schopnostmi lineárních ochran - pojistek a jističů - takže nerovnost je odůvodněna Azd / Azc h, kde kz - násobek dovoleného dlouhodobého proudu vodiče k jmenovitému proudu nebo proudu ochranného zařízení Azs (od PUE). Neuspokojení výše uvedené nerovnosti si vynutí odpovídající zvětšení vybrané hlavní sekce.

Volba průřezu kabelů a vodičů pro ztrátu napětí

Musí být zkontrolován průřez kabelů a vodičů zvolený podle podmínek ohřevu a v souladu se spínacími schopnostmi ochranných zařízení relativní lineární ztráta napětí.

kde U je napětí zdroje elektrické energie, Unom je napětí v místě připojení přijímače.

Přípustná odchylka svorkového napětí motoru od jmenovitého napětí by neměla překročit ± 5 % a v některých případech může dosáhnout + 10 %.

V osvětlovacích sítích by úbytek napětí u nejvzdálenějších svítidel vnitřního pracovního osvětlení a projektorových instalací vnějšího osvětlení neměl překročit 2,5 % jmenovitého napětí svítidel, u svítidel pro vnější a nouzové osvětlení — 5 % a v sítích s napětí 12.,. 42V — 10%. Větší snížení napětí vede k výraznému poklesu osvětlení pracovišť, způsobuje pokles produktivity práce a může vést ke stavům, kdy není zaručeno zapálení výbojek. Nejvyšší napětí žárovek by zpravidla nemělo překročit 105% své jmenovité hodnoty.

Zvýšení napětí vnitřních napájecích sítí nad rámec toho, co je stanoveno v normách, není přípustné, protože vede k výraznému zvýšení spotřeby elektrické energie, snížení životnosti napájecího zdroje a osvětlení elektrických zařízení. zařízení a někdy i ke snížení kvality výrobků.

Rýže. 2. Výpočet ztráty napětí v třífázovém třícestném vedení při volbě průřezu kabelů a vodičů: a-s jednou zátěží na konci vedení, b-s několika rozloženými zátěžemi.

Proveďte kontrolu průřezu vodičů třífázového třívodičového vedení s jednou zátěží na jeho konci (obr. 2, a), charakterizované jmenovitým proudem Azp a účiníkem cos phi pro relativní lineární ztrátu napětí. jak následuje:

kde Unom je jmenovité napětí sítě, V, Ro a Xo jsou aktivní a indukční odpor jednoho kilometru vedení vybraného z referenčních tabulek, Ohm / km, Pp je vypočtený činný výkon zátěže , kW; L je délka čáry, km.

Pro nerozvětvené hlavní třífázové třívodičové vedení konstantního průřezu, přenášející podél něj rozložená zatížení se jmenovitými proudy Azstr1, AzR2, ..., Azr a odpovídajícími účiníky cos phi1, cos phi2, ..., cos phi vzdálené od zdroje energie ve vzdálenostech L1, L2, …, Ln (obr. 2, b), relativní lineární ztráta napětí k nejvzdálenějšímu přijímači:

kde PRi činný výkon — vypočtená i-tá zátěž vzdálená od zdroje energie ve vzdálenosti L.

Pokud se ukáže, že vypočtená relativní ztráta napětí dU bude vyšší než přípustné normy, je nutné zvýšit zvolený úsek, aby byla zajištěna normalizovaná hodnota této hodnoty.

U malých průřezů vodičů a kabelů lze zanedbat indukční odpor Xo, což značně zjednodušuje odpovídající výpočty. v třífázových třívodičových rozvodech venkovního osvětlení, které se liší významnou délkou, musíte dbát na správné zařazení ekvidistantních svítidel, protože jinak ztráta napětí jsou mezi fázemi nerovnoměrně rozloženy a mohou dosahovat až několika desítek procent oproti jmenovitému napětí.

Schémata zapínání ekvidistantních svítidel pro venkovní osvětlení: a — správně, b — nesprávně

Výběr průřezu kabelu pro ekonomickou hustotu proudu

Volba průřezu vodičů a kabelů bez zohlednění ekonomických faktorů může vést k výrazným ztrátám elektrické energie ve vedení a výraznému zvýšení provozních nákladů.Z tohoto důvodu musí být průřez vodičů elektrických sítí s vnitřním napájením značné délky, jakož i sítí pracujících s velkým počtem hodin používání maximální zátěže -Tmax > 4000 h - odpovědný minimálně za doporučená ekonomická proudová hustota, která stanoví optimální poměr mezi kapitálovými náklady a provozními náklady, která je definována takto:

kde Azr — jmenovitý proud vedení, bez zohlednění nárůstu zatížení v případě poruch a oprav, Jd — ekonomická proudová hustota založená na splácení kapitálových nákladů během 8 – 10 let.

Předpokládaný ekonomický průřez zaokrouhlený na nejbližší normu a pokud je větší než 150 mm2, je jedno kabelové vedení nahrazeno dvěma nebo více kabely s celkovým průřezem odpovídajícím ekonomickému. Používejte kabely s nízkou proměnlivou zátěží s průřezem menším než 50 mm2 Nedoporučuje se.

Průřez kabelů a vodičů s napětím do 1000 V s počtem hodin používání maximální zátěže Tmax <4000 … 5000 h a všech odboček k přijímačům stejného napětí, elektrické sítě osvětlovacích instalací, dočasné stavby a konstrukce s krátkou životností do 3 — 5 let nejsou voleny podle ekonomické proudové hustoty.

V třífázových čtyřprůchodových sítích se nepočítá průřez nulového vodiče, ale bere se alespoň 50 % průřezu zvoleného pro hlavní vodiče a v sítích napájejících plynové výbojky, které způsobují výskyt vyšších harmonických proudu, stejný jako u hlavních vodičů.