Výber prierezu kábla a drôtu: ohrevom, prúdom, stratou napätia

Prierez vodičov a káblov sa určuje na základe prípustného ohrevu, berúc do úvahy normálne a núdzové režimy, ako aj nerovnomerné rozloženie prúdov medzi jednotlivými vedeniami, pretože zahrievanie mení fyzikálne vlastnosti drôtu, zvyšuje jeho odpor, zvyšuje zbytočná spotreba elektrickej energie na ohrev vodivých častí a skrátenie životnosti izolácie. Nadmerné teplo je nebezpečné pre izoláciu a kontaktné spojenia a môže viesť k požiaru a výbuchu.

Výber kábla a prierezu vykurovacieho drôtu

Výber prierezu z podmienok prípustného ohrevu sa redukuje na použitie príslušných tabuliek dlhodobých prípustných prúdových zaťažení Id, v ktorých sa vodiče zahrievajú na maximálnu prípustnú teplotu stanovenú praxou, aby sa predišlo predčasnému opotrebovanie izolácie, aby sa zabezpečil spoľahlivý kontakt v miestach pripojenia drôtu a aby sa eliminovali rôzne núdzové situácie, ktoré sa vyskytujú pri Id ≥ Ip, Ip — menovitý zaťažovací prúd.

Prerušované prerušované zaťaženia pri výbere prierezu kábla sa prepočítajú na znížený trvalý prúd

kde Ipv je prúd prijímača v režime vypnutia s dobou trvania aktivácie PV.

Pri výbere prierezu vodičov a káblov je potrebné vziať do úvahy, že pri rovnakej teplote ohrevu by mala byť prípustná prúdová hustota vodivých vodičov s väčším prierezom menšia, pretože ich prierez sa zväčšuje na viac - veľký stupeň rastu chladiacej plochy (pozri ryža. 1). Z tohto dôvodu sa kvôli šetreniu farebných kovov namiesto jedného kábla s väčším prierezom často volia dva alebo viac káblov s menším prierezom.

Obrázok 1. Graf závislosti prípustnej prúdovej hustoty od prierezu medených vodičov vo vonkajšom trojžilovom kábli pre napätie 6 kV s impregnovanou papierovou izoláciou, ohriatou prúdom na teplotu + 65 °C pri teplota vzduchu +25 °C.

Pri konečnom výbere vodičov a káblov zo stavu prípustného ohrevu podľa príslušných tabuliek je potrebné brať do úvahy nielen odhadovaný prúd vedenia, ale aj spôsob jeho uloženia, materiál vodičov resp. okolitej teplote.

Káblové vedenia pre napätie nad 1000 V, zvolené podľa podmienok prípustného dlhoprúdového ohrevu, sa kontrolujú aj na ohrev skratovými prúdmi. V prípade, že teplota medených a hliníkových vodičov káblov s impregnovanou papierovou izoláciou s napätím do 10 kV prekročí 200 °C a káblov pre napätie 35-220 kV nad 125 °C, ich prierez sa zodpovedajúcim spôsobom zväčší.

Prierez vodičov a káblov vnútorných energetických sietí s napätím do 1000 V je koordinovaný so spínacími schopnosťami lineárnych ochranných zariadení — poistiek a ističov — takže nerovnosť je opodstatnená Azd / Azc h, kde kz — násobok dovoleného dlhodobého prúdu drôtu k menovitému prúdu alebo prúdu ochranného zariadenia Azs (od PUE). Nedodržanie vyššie uvedenej nerovnosti si vynúti príslušnú zväčšenie zvolenej hlavnej časti.

Výber prierezu káblov a vodičov pre stratu napätia

Musí sa skontrolovať prierez káblov a vodičov zvolený podľa podmienok vykurovania av súlade so spínacími schopnosťami ochranných zariadení relatívna lineárna strata napätia.

kde U je napätie zdroja elektrickej energie, Unom je napätie v mieste pripojenia prijímača.

Prípustná odchýlka napätia na svorkách motora od menovitého napätia by nemala presiahnuť ± 5% av niektorých prípadoch môže dosiahnuť + 10%.

V osvetľovacích sieťach by pokles napätia pre najvzdialenejšie svietidlá vnútorného pracovného osvetlenia a projektorové inštalácie vonkajšieho osvetlenia nemal prekročiť 2,5% menovitého napätia svietidiel, pre svietidlá pre vonkajšie a núdzové osvetlenie - 5% a v sieťach s napätie 12.,. 42 V — 10 %. Väčšie zníženie napätia vedie k výraznému zníženiu osvetlenia pracovísk, spôsobuje pokles produktivity práce a môže viesť k stavom, pri ktorých nie je zaručené zapálenie plynových výbojok. Najvyššie napätie svietidiel by spravidla nemalo presiahnuť 105% jeho menovitej hodnoty.

Zvýšenie napätia vnútorných napájacích sietí nad rámec toho, čo je stanovené v normách, nie je prípustné, pretože vedie k výraznému zvýšeniu spotreby elektrickej energie, zníženiu životnosti napájania a osvetlenia elektrických zariadení. zariadení a niekedy aj k zníženiu kvality výrobkov.

Ryža. 2. Výpočet straty napätia v trojfázovom trojcestnom vedení pri voľbe prierezu káblov a vodičov: a-s jednou záťažou na konci vedenia, b-s viacerými rozloženými záťažami.

Kontrola prierezu vodičov trojfázového trojvodičového vedenia s jednou záťažou na jeho konci (obr. 2, a), charakterizovaná menovitým prúdom Azp a účinníkom cos phi pre relatívnu lineárnu stratu napätia, vykonajte nasledovne:

kde Unom je menovité napätie siete, V, Ro a Xo sú aktívny a indukčný odpor jedného kilometra vedenia vybraného z referenčných tabuliek, Ohm / km, Pp je vypočítaný aktívny výkon záťaže , kW; L je dĺžka trate, km.

Pre nerozvetvené hlavné trojfázové trojvodičové vedenie s konštantným prierezom, nesúce zaťaženie rozložené pozdĺž neho s menovitými prúdmi Azstr1, AzR2, ..., Azr a zodpovedajúcimi účinníkmi cos phi1, cos phi2, ..., cos phi vzdialená od zdroja energie vo vzdialenostiach L1, L2, …, Ln (obr. 2, b), relatívna lineárna strata napätia k najvzdialenejšiemu prijímaču:

kde PRi aktívny výkon – vypočítaná i-tá záťaž vzdialená od zdroja energie vo vzdialenosti L.

Ak sa vypočítaná relatívna strata napätia dU ukáže byť vyššia ako prípustné normy, je potrebné zvýšiť vybraný úsek, aby sa zabezpečila normalizovaná hodnota tejto hodnoty.

Pri malých prierezoch vodičov a káblov môže byť indukčný odpor Xo zanedbaný, čo značne zjednodušuje zodpovedajúce výpočty. v trojfázových trojvodičových rozvodných sieťach vonkajšieho osvetlenia, ktoré sa líšia výraznou dĺžkou, musíte dbať na správne zaradenie ekvidištantných svietidiel, pretože inak strata napätia sú po fázach rozložené nerovnomerne a môžu dosahovať niekoľko desiatok percent v porovnaní s menovitým napätím.

Schémy zapínania ekvidištantných svietidiel pre vonkajšie osvetlenie: a — správne, b — nesprávne

Výber prierezu kábla pre ekonomickú hustotu prúdu

Výber prierezu vodičov a káblov bez zohľadnenia ekonomických faktorov môže viesť k výrazným stratám elektrickej energie vo vedení a výraznému zvýšeniu prevádzkových nákladov.Z tohto dôvodu musí byť prierez vodičov elektrických sietí s vnútorným napájaním značnej dĺžky, ako aj sietí pracujúcich s veľkým počtom hodín používania maximálnej záťaže -Tmax > 4000 h - zodpovedný minimálne za odporúčaná ekonomická prúdová hustota, ktorá stanovuje optimálny pomer medzi kapitálovými nákladmi a prevádzkovými nákladmi, ktorá je definovaná takto:

kde Azr — menovitý prúd vedenia, bez zohľadnenia zvýšenia zaťaženia v prípade porúch a opráv, Jd — ekonomická prúdová hustota založená na splácaní kapitálových nákladov do 8 – 10 rokov.

Predpokladaný ekonomický prierez zaokrúhlený na najbližšiu normu a ak je väčší ako 150 mm2, jedno káblové vedenie sa nahradí dvomi alebo viacerými káblami s celkovým prierezom zodpovedajúcim ekonomickému. Používajte káble s nízkym zaťažením s prierezom menším ako 50 mm2 Neodporúča sa.

Prierez káblov a vodičov s napätím do 1000 V s počtom hodín používania maximálneho zaťaženia Tmax <4000 … 5000 h a všetkých odbočiek k prijímačom rovnakého napätia, elektrickým sieťam osvetľovacích zariadení, dočasných stavieb a konštrukcie s krátkou životnosťou do 3 — 5 rokov sa nevyberajú podľa ekonomickej hustoty prúdu.

V trojfázových štvorpriechodových sieťach sa prierez nulového vodiča nepočíta, ale berie sa aspoň 50 % prierezu zvoleného pre hlavné vodiče a v sieťach napájajúcich plynové výbojky, ktoré spôsobujú výskyt vyšších prúdových harmonických, rovnaký ako u hlavných vodičov.