Alegerea secțiunii cablului și cablului: prin încălzire, prin curent, prin pierdere de tensiune

Secțiunea transversală a firelor și cablurilor este determinată pe baza încălzirii permise, luând în considerare modurile normale și de urgență, precum și distribuția neuniformă a curenților între liniile individuale, deoarece încălzirea modifică proprietățile fizice ale firului, crește rezistența acestuia, crește consum inutil de energie electrică pentru a încălzi părțile conductoare și pentru a scurta durata de viață a izolației. Căldura excesivă este periculoasă pentru izolație și conexiunile de contact și poate duce la incendiu și explozie.

Alegerea cablului și secțiunea transversală a firului de încălzire

Selectarea secțiunii transversale din condițiile de încălzire admisă se reduce la utilizarea tabelelor relevante ale sarcinilor curente admisibile pe termen lung Id, în care conductoarele sunt încălzite la temperatura maximă admisă stabilită prin practică pentru a preveni prematuritatea. uzura izolației, pentru a asigura un contact sigur la punctele de conectare ale firului și pentru a elimina diverse situații de urgență care apar la Id ≥ Ip, Ip — curentul de sarcină nominal.

Sarcinile intermitente intermitente la selectarea unei secțiuni transversale a cablului sunt recalculate la un curent continuu redus

unde Ipv este curentul în modul oprit al receptorului cu durata activării PV.

Atunci când alegeți secțiunea transversală a firelor și cablurilor, trebuie luat în considerare faptul că, la aceeași temperatură de încălzire, densitatea de curent admisibilă a firelor conductoare cu o secțiune transversală mai mare ar trebui să fie mai mică, deoarece secțiunea lor transversală crește la mai mult - mare gradul de creștere al suprafeței de răcire (vezi orez. 1). Din acest motiv, pentru a economisi metale neferoase, în loc de un cablu cu o secțiune transversală mai mare, se aleg adesea două sau mai multe cabluri cu o secțiune transversală mai mică.

Figura 1. Graficul dependenței densității de curent admisibile de secțiunea transversală a conductorilor de cupru într-un cablu cu trei fire de exterior pentru o tensiune de 6 kV cu izolație de hârtie impregnată, încălzit cu curent la o temperatură de + 65 ° C la o temperatură a aerului de +25 «C.

La selecția finală a firelor și cablurilor din starea de încălzire permisă conform tabelelor relevante, este necesar să se ia în considerare nu numai curentul estimat al liniei, ci și metoda de așezare a acesteia, materialul firelor și temperatura mediului ambiant.

Liniile de cablu pentru tensiuni peste 1000 V, selectate în funcție de condițiile de încălzire cu curent lung permise, sunt de asemenea verificate pentru încălzire prin curenți de scurtcircuit. În cazul în care temperatura conductorilor de cupru și aluminiu ai cablurilor cu izolație din hârtie impregnată cu tensiune de până la 10 kV depășește 200 ° C și a cablurilor pentru tensiune 35-220 kV peste 125 ° C, secțiunea lor transversală crește în mod corespunzător.

Secțiunea transversală a firelor și cablurilor rețelelor de alimentare interne cu o tensiune de până la 1000 V este coordonată cu capacitățile de comutare ale dispozitivelor de protecție liniare - siguranțe și întreruptoare de circuit - astfel încât inegalitatea este justificată Azd / Azc h, unde kz - the multiplu al curentului admisibil pe termen lung al firului la curentul nominal sau curentul dispozitivului de protecție Azs (de la PUE). Nerespectarea inegalității de mai sus obligă secțiunea principală selectată să fie mărită corespunzător.

Selectarea secțiunii transversale a cablurilor și a firelor pentru pierderea de tensiune

Trebuie verificată secțiunea transversală a cablurilor și conductoarelor selectate de condițiile de încălzire și în concordanță cu capacitățile de comutare ale dispozitivelor de protecție, pierderea relativă de tensiune liniară.

unde U este tensiunea sursei de energie electrică, Unom este tensiunea la punctul de conectare al receptorului.

Abaterea admisibilă a tensiunii la borna motorului de la tensiunea nominală nu trebuie să depășească ± 5%, iar în unele cazuri poate ajunge la + 10%.

În rețelele de iluminat, căderea de tensiune pentru lămpile cele mai îndepărtate de iluminat interior de lucru și instalațiile de proiectoare de iluminat extern nu trebuie să depășească 2,5% din tensiunea nominală a lămpilor, pentru lămpile pentru iluminat extern și de urgență — 5%, iar în rețelele cu tensiune 12.,. 42V — 10%. O reducere mai mare a tensiunii duce la o scădere semnificativă a iluminării locurilor de muncă, determină o scădere a productivității muncii și poate duce la condiții în care aprinderea lămpilor cu descărcare în gaz nu este garantată. Cea mai mare tensiune a lămpilor, de regulă, nu trebuie să depășească 105% din valoarea sa nominală.

O creștere a tensiunii rețelelor interne de alimentare cu energie dincolo de ceea ce este prevăzut în norme nu este permisă, deoarece duce la o creștere semnificativă a consumului de energie electrică, o scădere a duratei de viață a sursei de alimentare și iluminarea electrică. echipamentelor și, uneori, la o scădere a calității produselor.

Orez. 2. Calculul pierderii de tensiune într-o linie trifazată cu trei căi la alegerea secțiunii transversale a cablurilor și a firelor: a-cu o singură sarcină la capătul liniei, b-cu mai multe sarcini distribuite.

Verificarea secțiunii transversale a firelor unei linii trifazate cu trei fire cu o sarcină la capătul acesteia (Fig. 2, a), caracterizată prin curentul nominal Azp și factorul de putere cos phi pentru pierderea relativă de tensiune liniară, efectuați după cum urmează:

unde Unom este tensiunea nominală a rețelei, V, Ro și Xo sunt rezistența activă și respectiv inductivă a unui kilometru de linie, selectată din tabelele de referință, Ohm / km, Pp este puterea activă calculată a sarcinii , kW; L este lungimea liniei, km.

Pentru o linie principală trifazată, neramificată, cu trei fire de secțiune transversală constantă, care transportă sarcini distribuite de-a lungul ei cu curenții nominali Azstr1, AzR2, ..., Azr și factorii de putere corespunzători cos phi1, cos phi2, ..., cos phi distanță de sursa de alimentare la distanțe L1, L2, …, Ln (Fig. 2, b), pierderea relativă de tensiune liniară la cel mai îndepărtat receptor:

unde puterea activă PRi — sarcina i-a calculată la distanță de la sursa de alimentare la o distanță L.

Dacă pierderea de tensiune relativă calculată dU se va dovedi a fi mai mare decât normele admise, este necesar să creșteți secțiunea selectată pentru a asigura valoarea normalizată a acestei valori.

Cu secțiuni transversale mici de fire și cabluri, rezistența inductivă Xo poate fi neglijată, ceea ce simplifică foarte mult calculele corespunzătoare. în rețelele de distribuție trifazate cu trei fire de iluminat exterior, care diferă într-o lungime semnificativă, trebuie să acordați atenție includerii corecte a corpurilor de iluminat echidistante, deoarece altfel pierdere de tensiune sunt distribuite neuniform pe faze și pot ajunge la câteva zeci de procente față de tensiunea nominală.

Scheme de pornire a corpurilor de iluminat echidistante pentru iluminatul exterior: a — corect, b — incorect

Selectarea secțiunii transversale a cablului pentru densitatea de curent economică

Selectarea secțiunii transversale a firelor și cablurilor, fără a lua în considerare factorii economici, poate duce la pierderi semnificative de energie electrică în linii și la o creștere semnificativă a costurilor de exploatare.Din acest motiv, secțiunea transversală a firelor rețelelor electrice cu alimentare internă cu energie de lungime considerabilă, precum și rețelele care funcționează cu un număr mare de ore de utilizare a sarcinii maxime -Tmax > 4000 h - trebuie să fie cel puțin responsabile pentru o densitate de curent economic recomandată care stabilește raportul optim între costurile de capital și costurile de exploatare, care este definită după cum urmează:

unde Azr — curentul nominal al liniei, fără a ține cont de creșterea sarcinii în cazul avariilor și reparațiilor, Jd — densitatea curentului economic bazată pe rambursarea costurilor de capital în termen de 8 — 10 ani.

Secțiunea transversală economică așteptată rotunjită la cel mai apropiat standard și, dacă se dovedește a fi mai mare de 150 mm2, o linie de cablu este înlocuită cu două sau mai multe cabluri cu o secțiune transversală totală corespunzătoare celei economice. Utilizați cabluri de sarcină variabilă cu o secțiune transversală mai mică de 50 mm2 Nerecomandat.

Secțiunea transversală a cablurilor și a firelor cu o tensiune de până la 1000 V cu numărul de ore de utilizare a sarcinii maxime Tmax <4000 … 5000 h și toate ramificațiile către receptoarele de aceeași tensiune, rețelele electrice ale instalațiilor de iluminat, structurile temporare iar structurile cu o durată scurtă de viață de până la 3 — 5 ani nu sunt alese în funcție de densitatea de curent economic.

În rețelele trifazate cu patru treceri, secțiunea transversală a conductorului neutru nu este calculată, dar se ia cel puțin 50% din secțiunea transversală selectată pentru conductoarele principale, iar în rețelele de alimentare cu lămpi cu descărcare în gaz, care provoacă apariția armonicilor de curent superioare, la fel ca și pentru firele principale.