Ledgroup72.ru

Лед Групп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Максимально допустимый ток для медных проводов

Максимально допустимый ток для медных проводов

Когда электрический ток протекает по кабелю, часть энергии теряется. Она уходит на нагрев проводников из-за их сопротивления, с уменьшением которого возрастает величина передаваемой мощности и допустимый ток для медных проводов. Наиболее приемлемым проводником на практике является медь, которая имеет небольшое электрическое сопротивление, устраивает потребителей по стоимости и выпускается в широком ассортименте.допустимый ток для медных проводов

Следующим металлом с хорошей проводимостью является алюминий. Он дешевле меди, но более ломкий и деформируется в местах соединений. Прежде внутридомовые отечественные сети были проложены алюминиевыми проводами. Их прятали под штукатурку и надолго забывали об электропроводке. Электроэнергия преимущественно уходила на освещение, и провода легко выдерживали нагрузку.

С развитием техники появилось множество электроприборов, которые стали незаменимы в быту и потребовали большего количества электричества. Потребляемая мощность возросла и проводка перестала с ней справляться. Теперь стало немыслимо делать электроснабжение квартиры или дома без расчета электропроводки по мощности. Провода и кабели выбираются так, чтобы не было лишних затрат, а они полностью справлялись со всеми нагрузками в доме.

Причина нагрева электропроводки

Проходящий электрический ток вызывает нагрев проводника. При повышенной температуре металл быстро окисляется, а изоляция начинает плавиться при температуре от 65 0 С. Чем чаще она нагревается, тем быстрее выходит из строя. По этой причине провода выбирают по допустимому току, при котором не происходит их перегрев.

Площадь сечения проводки

шина медная

По форме провод выполняется в виде круга, квадрата, прямоугольника или треугольника. У квартирной проводки сечение преимущественно круглое. Шина медная устанавливается обычно в распределительном шкафу и бывает прямоугольной или квадратной.

Площади поперечных сечений жил определяются по основным размерам, замеряемым штангенциркулем:

  • круг — S = πd 2 / 4;
  • квадрат — S = a 2 ;
  • прямоугольник — S = a * b;
  • треугольник — πr 2 / 3.

В расчетах приняты следующие обозначения:

  • r — радиус;
  • d — диаметр;
  • b, a — ширина и длина сечения;
  • π = 3,14.

Расчет мощности в проводке

Мощность, выделяющаяся в жилах кабеля при его эксплуатации, определяется по формуле: P = In 2 Rn,

где In — нагрузочный ток, А; R — сопротивление, Ом; n — количество проводников.

Формула подходит при расчете одной нагрузки. Если к кабелю их подключено несколько, количество тепла рассчитывается отдельно для каждого потребителя энергии, а затем результаты суммируются.

допустимый ток для медных многожильных проводов

Допустимый ток для медных многожильных проводов также рассчитывается через поперечное сечение. Для этого необходимо распушить конец, замерить диаметр одной из проволочек, посчитать площадь и умножить на их количество в проводе.

Сечение проводов для разных условий эксплуатации

Сечения проводов удобно измерять в квадратных миллиметрах. Если грубо оценивать допустимый ток, мм2 медного провода пропускает через себя 10 А, при этом не перегреваясь.

В кабеле соседние провода греют друг друга, поэтому для него надо выбирать толщину жилы по таблицам или с поправкой. Кроме того, размеры берут с небольшим запасом в сторону увеличения, а после выбирают из стандартного ряда.

длительно допустимый ток

Проводка может быть открытой и скрытой. В первом варианте она прокладывается снаружи по поверхностям, в трубах или в кабель-каналах. Скрытая проходит под штукатуркой, в каналах или трубах внутри конструкций. Здесь условия работы более жесткие, поскольку в закрытых пространствах без доступа воздуха кабель нагревается сильней.

Для разных условий эксплуатации вводятся коэффициенты поправки, на которые следует умножать расчетный длительно допустимый ток в зависимости от следующих факторов:

  • одножильный кабель в трубе длиной более 10 м: I = In х 0,94;
  • три одножильных кабеля в одной трубе: I = In х 0,9;
  • прокладка в воде с защитным покрытием типа Кл: I = In х 1,3;
  • четырехжильный кабель равного сечения: I = In х 0,93.

Пример

При нагрузке в 5 кВт и напряжении 220 В сила тока через медный провод составит 5 х 1000 / 220 = 22,7 А. Его сечение составит 22,7 / 10 = 2,27 мм 2 . Этот размер обеспечит допустимый ток для медных проводов по нагреву. Поэтому здесь следует взять небольшой запас 15 %. В результате сечение составит S = 2,27 + 2,27 х 15 / 100 = 2,61 мм 2 . Теперь к этому размеру следует подобрать стандартное сечение провода, которое составит 3 мм.

Рассеивание тепла при работе кабеля

Проводник не может разогреваться от проходящего тока бесконечно долго. Одновременно он отдает тепло окружающей среде, количество которого зависит от разности температуры между ними. В определенный момент наступает равновесное состояние и температура проводника устанавливается постоянной.

Важно! При правильно подобранной проводке потери на нагрев снижаются. Следует помнить, что за нерациональный расход электроэнергии (когда провода перегреваются) также приходится платить. С одной стороны плата взимается за лишний расход по счетчику, а с другой — за замену кабеля.

Выбор сечения провода

Для типовой квартиры электрики особенно не задумываются о том, какие сечения проводки выбрать. В большинстве случаев используют такие:

  • вводной кабель — 4-6 мм 2 ;
  • розетки — 2,5 мм 2 ;
  • основное освещение — 1,5 мм 2 .

Подобная система вполне справляется с нагрузками, если нет мощных электроприборов, к которым порой надо вести отдельное питание.

Читайте так же:
Корпус для сенсорного выключателя света

допустимый ток медного провода таблица

Отлично подходит для того, найти допустимый ток медного провода, таблица из справочника. В ней также приведены данные расчета при использовании алюминия.

Основой для выбора проводки является мощность потребителей. Если суммарная мощность в линиях от главного ввода P = 7,4 кВт при U = 220 В, допустимый ток для медных проводов составит по таблице 34 А, а сечение — 6 мм 2 (закрытая прокладка).

Кратковременные режимы работы

Максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов при режимах работы с длительностью циклов до 10 мин и рабочими периодами между ними не более 4 мин приводится к длительному режиму работы, если сечение не превышает 6 мм 2 . При сечении выше 6 мм 2 : Iдоп = In∙0,875/√Тп.в.,

где Тп.в — отношение длительности рабочего периода к продолжительности цикла.

максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов

Отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях определяется техническими характеристиками применяемых защитных автоматов. Ниже приведена схема небольшого щита управления квартиры. Питание от счетчика поступает на вводной автомат DP MCB мощностью 63 А, который защищает проводку до автоматов отдельных линий мощностью 10 А, 16 А и 20 А.

Важно! Пороги срабатывания автоматов должны быть меньше максимально допустимого тока проводки и выше нагрузочного тока. В таком случае каждая линия будет надежно защищена.

Как правильно выбрать вводной провод в квартиру

Величина номинального тока на кабеле ввода в квартиру зависит от того, сколько подключено потребителей. В таблице приведены необходимые приборы и их мощность.

ЭлектроприборНоминальная мощность, кВт
Телевизор0,18
Бойлер2-6
Холодильник0,2-0,3
Духовой шкаф2-5
Пылесос0,65-1
Электрочайник1,2-2
Утюг1,7-2,3
Микроволновка0,8-2
Компьютер0,3-1
Стиральная машина2,5-3,5
Система освещения0,5
Всего12,03-23,78

Силу тока по известной мощности можно найти из выражения:

I = P∙Kи/(U∙cos φ), где Kи = 0,75 — коэффициент одновременности.

Для большинства электроприборов, являющихся активной нагрузкой, коэффициент мощности cos φ = 1. У люминесцентных ламп, электродвигателей пылесоса, стиральной машины и др. он меньше 1 и его необходимо учитывать.

Длительно допустимый ток для приборов, приведенных в таблице, составит I = 41 — 81 А. Величина получается довольно внушительной. Всегда следует хорошенько подумать, когда приобретаешь новый электроприбор, потянет ли его квартирная сеть. По таблице для открытой проводки сечение входного провода составит 4-10 мм 2 . Здесь еще надо учитывать, как квартирная нагрузка повлияет на общедомовую. Возможно, что ЖЭК не позволит подключить столько электроприборов к стояку подъезда, где через распределительные шкафы под каждую фазу и нейтраль проходит шина (медная или алюминиевая). Их просто не потянет электросчетчик, который обычно устанавливается в щите на лестничной площадке. Кроме того, плата за перерасход нормы электроэнергии вырастет до внушительных размеров из-за повышающих коэффициентов.

Если проводку делать для частного дома, то здесь надо учитывать мощность отводящего провода от главной сети. Обычно используемого алюминиевого провода СИП-4 сечением 12 мм 2 может и не хватить для большой нагрузки.

Выбор проводки для отдельных групп потребителей

После того как выбран кабель для подключения к сети и для него подобран защищающий от перегрузок и коротких замыканий автомат ввода, необходимо подобрать провода для каждой группы потребителей.

Нагрузка разделяется на осветительную и силовую. Самым мощным потребителем в доме является кухня, где устанавливаются электроплита, стиральная и посудомоечная машины, холодильник, микроволновка и другие электроприборы.

Для каждой розетки выбираются провода на 2,5 мм 2 . По таблице для скрытой проводки он пропустит 21 А. Схема снабжения обычно радиальная — от распределительной коробки. Поэтому к коробке должны подходить провода на 4 мм 2 . Если розетки соединены шлейфом, следует учитывать, что сечению 2,5 мм 2 соответствует мощность 4,6 кВт. Поэтому суммарная нагрузка на них не должна ее превышать. Здесь есть один недостаток: при выходе из строя одной розетки, остальные также могут оказаться неработоспособными.

На бойлер, электроплиту, кондиционер и другие мощные нагрузки целесообразно подключать отдельный провод с автоматом. В ванную комнату также делается отдельный ввод с автоматом и УЗО.

На освещение идет провод на 1,5 мм 2 . Сейчас многие применяют основное и дополнительное освещение, где может потребоваться большее сечение.

Как рассчитать трехфазную проводку

допустимые токовые нагрузки

На расчет допустимого сечения кабеля влияет тип сети. Если мощность потребления одинакова, допустимые токовые нагрузки на жилы кабеля для трехфазной сети будут меньше, чем для однофазной.

Для питания трехжильного кабеля при U = 380 В применяется формула:

Коэффициент мощности можно найти в характеристиках электроприборов или он равен 1, если нагрузка активная. Максимально допустимый ток для медных проводов, а также алюминиевых при трехфазном напряжении указывается в таблицах.

Заключение

Для предупреждения перегрева проводников при длительной нагрузке следует правильно рассчитать поперечное сечение жил, от которого зависит допустимый ток для медных проводов. Если мощности проводника будет недостаточно, кабель преждевременно выйдет из строя.

Выбор кабеля с медной жилой по длительно допустимому току

Длительно допустимый ток

Движение зарядов внутри проводника вызывает его разогрев. В сложных условиях работают электрические кабеля, их выбирают по рабочей нагрузке и длительно допустимому току. Существуют методики, позволяющие самостоятельно рассчитать параметры жил, проводов и оболочек шнуров. В практической деятельности чаще прибегают к помощи таблиц, рекомендуемых правилами ПУЭ – устройства электроустановок.

Читайте так же:
Выключатель рондо с подсветкой ip44

Критерии выбора

Проектирование энергосети начинают с характеристик предполагаемого к монтажу оборудования и передаточных средств. Основные из них – шнуры и провода. Для предупреждения разрушения кабеля из-за длительной эксплуатации под нагрузкой необходимо правильно выбрать его параметры.

Основные критерии оценки работоспособности схемы:

  1. значения рабочего и длительно допустимого тока;
  2. мощность приёмников электроэнергии;
  3. сетевое напряжение.

Токовая нагрузка по сечению кабеля

Источник нагрева проводников – своеобразное трение, возникающее при соприкосновении движущихся электронов с кристаллической решёткой металла. Преимущество заключается в использовании принципа тепловыделения в различных нагревательных приборах: утюгах, чайниках и калориферах. Недостаток выражается вероятностью разрушения оболочки кабеля при высокой температуре и его возгоранию, приведению в негодность оборудования и электротехники.

Причин перегрева много, но чаще он возникает из-за неправильного выбора сечения проводника и слабых контактов на присоединительных устройствах. В первом случае действуют по следующей схеме.

При нахождении в цепи нескольких потребителей их нагрузка суммируется с запасом 30-40% для правильного выбора сечения передаточных линий на каждом участке и на вводе от генерирующего источника. По установленной мощности и напряжению сети определяют длительно допустимый ток кабеля, от него зависит выбор сечения отдельных жил. После этого выясняют условия эксплуатации сети: температуру окружающей среды и способ укладки – в земле, коробе или на открытом пространстве.

Другой фактор проявляется в распределительных шкафах, щитках, разъединителях и автоматических выключателях. При неполном прилегании клемм и проводников происходит нагрев до степени разрушения устройства. Эта причина устраняется периодическим контролем состояния и подтягиванием соединений, применением специальных клеммников.

Длительно допустимая токовая нагрузка по сечению кабеля – это величина тока, при которой температура достигает максимально разрешённого значения. Для разных марок изделий, внешних условий и режима эксплуатации устанавливают соответствующий размер допустимой нагрузки.

Определение предельного тока

Типы кабелей

Правильно выбранное сечение жил кабеля исключает перегрев от перемещающихся электронов при наименьшем расходе цветных металлов. Медные шнуры применяются в электротехнике чаще других, поскольку обладают лучшей проводимостью.

Допустимый ток определяют по формуле: I = P / U, где P – суммарная мощность потребителей, U – напряжение в сети. Для меди величина I равна 10 А на 1 мм2 сечения, алюминия – 8.

Протекание 10 А по проводнику площадью 1 мм/кв возможно только в течение короткого периода – на время включения прибора. Нагрузка в 12 ампер при том же сечении повлечёт повышение температуры и расплавление изоляции. При устройстве скрытой электросети (в трубчатом канале или стене) максимально разрешённое значение уменьшают, используя коэффициент 0,8. Силовые провода из соображений механической прочности выбирают с сечением ≥4 мм/кв.

Понятие длительно допустимого тока (Iдд) по нагреву означает нагрузку на кабель в течение продолжительного времени при достижении номинальной температуры проводника. Расчётная формула: Iдд=√Кдд х S х Тдд / R, где:

  1. Кдд – коэффициент теплопередачи;
  2. S = 3,14 х d х L – охлаждаемая поверхность;
  3. Тдд – допустимое повышение температуры;
  4. R – сопротивление.

Кабели для проводки

При расчёте Iдд используют показатели максимально жаркой окружающей среды, так как в условиях низких температур эффективность теплоотдачи значительно выше. Для кабелей, уложенных в землю на 70-80 см, принимают 15 ºС, внутри помещения – до 25 ºС. Расчёты по формулам довольно сложные, поэтому в практической деятельности пользуются рекомендуемыми ПУЭ таблицами допустимых токов по сечениям проводов и кабелей. Номинальная температура жил в резиновой, пластмассовой и свинцовой изоляции принимается равной +65 ºС.

Табличные значения

При выполнении электромонтажных работ в быту часто употребляют шнуры сечением 1,5; 2,5; 4,0; 6,0 мм/кв. На основе нормативных показателей правил ПУЭ сформирована таблица для выбора Iдд кабельной продукции и токов защиты для однофазной сети.

Виды электрической нагрузкиОсвещение и сигнализацияРозетки для бытовых приборовВодонагреватели, кондиционерыПлита, духовой шкафВход в квартиру
Максимальная мощность при напряжении 220 В, кВт4,15,98,310,115,4
Сечение жил медных проводов и кабелей, мм21,52,54,06,010,0
Величина тока, А
-длительного допустимого1927384670
-предельного защитного1620324063
-номинального предохранительного1016255052

Технические параметры кабелей многообразны и различаются маркировкой, количеством жил, конструкцией изоляционных оболочек. Перегрев проводников исключается правильным подбором длительно допустимой силы тока.

Электроснабжение, электрические сети — Нагрев проводов и кабелей электрическим током

§ 5.1. Предельно допустимые температуры нагрева проводов и кабелей

Электрический ток вызывает нагрев проводов. Количество выделяемого при этом тепла пропорционально квадрату тока, активному сопротивлению проводника и времени протекания тока:
(5.1)
где Q — количество тепла, дж;
I — ток, а;
R — активное сопротивление провода, ом:
t — время, сек.
При выделении тепла температура провода начнет превышать температуру окружающей среды. Вследствие разности температур часть выделяемого в проводе тепла передается в окружающую среду. Нарастание температуры провода будет продолжаться до момента наступления теплового равновесия, т. е. того момента, когда количество тепла, которое получает провод в единицу времени, становится равным количеству тепла, которое отдается в тот же промежуток времени в окружающую среду. При этом температура провода перестанет повышаться.
Температура, при которой наступает тепловое равновесие, называется установившейся. Чем больше величина тока, тем выше установившаяся температура. Данной величине длительно протекающего тока при неизменных внешних условиях (температура среды, сила ветра, осадки) соответствует вполне определенная установившаяся температура провода. Па практике часто пользуются не величиной абсолютной температуры, а величиной температуры перегрева, которая равна разности температуры провода и окружающей среды:
(5-2)
Чрезмерно высокая температура проводов приводит к преждевременному высыханию и старению изоляции, а у голых проводов — к ухудшению контактных соединений за счет интенсивного окисления (значительное повышение переходных сопротивлений). Кроме того, перегрев проводов сверх допустимых величин представляет серьезную опасность (возможен пожар). ПУЭ устанавливают следующие максимальные длительно допустимые температуры проводов и кабелей, при которых обеспечивается их надежная работа:
Для проводов с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей в свинцовой или полихлорвиниловой оболочке с резиновой изоляцией . 65° С
Для кабелей с бумажной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке для напряжения сети:
до 3 кВ 80° С
до 6 кВ 65° С
до 10 кВ 60° С
20 и 35 кВ .. 50° С
Для голых проводов .. 70° С

Читайте так же:
Выбрать тип кабель по току

Температура проводника при данной величине тока достигает своего установившегося значения не мгновенно, а по истечении некоторого времени после включения.
Закон изменения величин температуры перегрева провода током может быть выражен следующей формулой:

t — время, сек;
е — основание натуральных логарифмов (е = 2,71);
Т — постоянная времени нагрева, т. е. время, за которое провод достиг бы установившегося перегрева, если бы не было отдачи тепла в окружающую среду (численно постоянная времени равна отношению теплоемкости провода к теплоотдаче).
При отключении провода от сети идет процесс охлаждения его до температуры окружающей среды. Этот процесс может быть выражен уравнением

(5.4)
На рис. 5.1, а и б показаны кривые нагрева и охлаждения проводника τ = f(t).
Величины постоянных времени нагрева зависят от рода проводки, материала, сечения и изоляции проводника. Они определяются экспериментальным путем.
Из выражения (5.3) можно легко определить величину перегрева, достигаемого через определенное время.
Приведенные формулы позволяют также решить задачу о том, через какое время перегрев проводника достигнет заданной величины.

При переменной нагрузке, когда требуется определить температуру перегрева, начинающегося с некоторой величины τ, можно пользоваться искусственным приемом, при котором процесс нагрева рассматривается как сумма двух процессов:

§ 5.2. Длительно допустимая токовая нагрузка проводов и кабелей по нагреву

Любому длительно протекающему току при неизменных внешних условиях соответствует вполне определенная установившаяся температура проводника. Величина длительно протекающего тока, при котором температура становится предельно допустимой для данной марки провода или кабеля, называется длительно допустимой токовой нагрузкой.
Величина длительно допустимого тока зависит от материала и сечения проводника, температуры окружающей среды, материала изоляции и способа прокладки.
Имеет значение также режим работы проводов и кабелей. При повторно-кратковременном режиме допустимая токовая нагрузка может быть увеличена.

Для определения величины длительно допустимого тока важно знать наивысшую положительную температуру окружающей среды, так как при низких температурах при том же токе обеспечиваются более благоприятные условия работы проводов и кабелей.
Поскольку температуры окружающего воздуха и почвы изменяются в зависимости от времени года, а также от района страны, в ПУЭ устанавливаются расчетные температуры окружающей среды, для которых даны таблицы допустимых токовых нагрузок. Для температурных условий, существенно отличающихся от расчетных, ПУЭ дают соответствующие поправочные коэффициенты, позволяющие определить допустимую токовую нагрузку для этих условий. Температура воздуха в помещениях и вне помещений принимается 25° С. Температура почвы на глубине прокладки кабеля 0,7—0,8 м принимается 15° С, при удельном сопротивлении земли в (тепловых ом-см).
Длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели в соответствии с принятыми начальными и конечными значениями температур могут быть определены по формулам, выведенным на основании теплового расчета. Однако, учитывая сложность расчетов и их некоторую условность, на практике пользуются готовыми таблицами длительно допустимых токовых нагрузок, приведенных в ПУЭ.
Рассматривая приведенные в таблицах значения токовых нагрузок, можно заметить, что по мере увеличения сечения проводов и кабелей отношение допустимого тока к сечению, т. е. плотность тока (а/мм 2 ), снижается. Это вызвано тем, что сечение проводов растет пропорционально квадрату диаметра (S =, в то время как поверхность проводника растет пропорционально диаметру в первой степени. Поэтому с увеличением сечения величина охлаждаемой поверхности, приходящаяся на единицу сечения, уменьшается, а, значит, условия охлаждения ухудшаются.

Читайте так же:
Длина провода от драйвера для светодиодов

При выборе сечения иногда целесообразно вместо одного провода или кабеля большого сечения взять два в общей сложности меньшего сечения. Так, например, для кабеля марки СБ на напряжение 1 кВ сечением 3X120 мм 2 , проложенного в грунте, длительно допустимый ток составляет 390 а. При замене его на два кабеля той же марки сечением 3×50 мм 2 длительно допустимый ток с учетом поправочного коэффициента для двух кабелей, лежащих рядом в земле, составляет 2X235Х0,9=403 а. Следовательно, получаем экономию цветного металла. Конечно, при этом стоимость работ но сооружению кабельной линии возрастает, поэтому к так называемому расщеплению проводов и кабелей прибегают лишь в отдельных случаях.
Располагая данными длительно допустимых токовых нагрузок для разных проводов в зависимости от способа прокладки, можно решать различные задачи, связанные с изменением условий работы или материала проводника. Рассмотрим это на примере воздушной линии, выполненной голыми проводами.
Длительно допустимый ток Iдоп, проходя по проводу с сопротивлением R, выделяет тепло в единицу времени, равное

Подставив значение R и F в равенство (5.7), определим длительно допустимый ток для провода, изготовленного, например


т. е. установившаяся величина перегрева проводника изменяется прямо пропорционально квадрату величины тока.
Условия охлаждения изолированных проводов и кабелей отличаются от условий охлаждения голых проводов, поскольку тепловой поток, идущий от жилы, преодолевает тепловое сопротивление изоляции. Для кабелей, лежащих в земле, и проводов, проложенных в трубах, кроме того, имеет значение теплопроводность окружающей среды. Несмотря на это, можно при пересчетах пользоваться выведенными соотношениями с достаточной для практики точностью как для голых, так и для изолированных проводов и кабелей.

Таблица 5.1
Поправочные коэффициенты на температуры земли и воздуха для токовых нагрузок на голые и изолированные провода и кабели

Поправочные коэффициенты на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле

Для упрощения решения задач по определению допустимых токовых нагрузок на провода и кабели при температурных условиях, отличающихся от установленных ПУЭ, в табл. 5.1 приводятся поправочные коэффициенты, определенные расчетным путем и уточненные экспериментально.
При прокладке нескольких кабелей в общей траншее условия охлаждения их ухудшаются, поэтому длительно допустимый ток на каждый кабель уменьшается. В табл. 5.2 даны поправочные коэффициенты на число работающих (но не резервных) кабелей, лежащих рядом в земле.
При выборе сечений проводников из условий допустимого нагрева по таблицам следует учитывать следующее:

  1. При проверке на нагрев в качестве расчетного тока принимают получасовой Максимум токовой нагрузки, т. е. максимальную из средних получасовых токовых нагрузок рассматриваемого элемента сети (магистраль, трансформатор и т. д.).
  2. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы (при общей длительности цикла Тц до 10 мин и продолжительности рабочего периода tp до 4 мин) в качестве расчетной токовой нагрузки для проверки сечения проводов по нагреву следует принимать токовую нагрузку, приведенную к длительному режиму. При этом:

а) для медных проводов сечением до 6 мм 2 и для алюминиевых проводов сечением до 10 мм 2 включительно токовые нагрузки принимаются такими, как для установок с длительным режимом работы;
б) для медных проводов сечением более 10 мм 2 и для алюминиевых проводов сечением более 16 мм 2 токовые нагрузки определяются путем умножения допустимых токовых нагрузок по таблицам на коэффициент

где ПВ — выраженная в относительных единицах продолжительность рабочего периода (продолжительность включения):

Так, например, для трех алюминиевых проводов в одной трубе при сечении 70 мм 2 допустимая токовая нагрузка по таблицам составляет 165 а. Если к такой линии подключен электроприемник с повторно-кратковременным режимом работы (например, подъемный кран) с ПВ — 0,4, то допустимая нагрузка при этом может быть принята равной

  1. Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением 10 кВ и ниже, работающих с нагрузкой не более 80% от номинальной, допускается на период ликвидации аварийного режима в течение пяти суток перегрузка до 130% на время максимума, но не более 6 ч ежесуточно.
  2. При прокладке проводов в коробах и лотках следует принимать допустимую токовую нагрузку:

а) при прокладке проводов в лотках в один горизонтальный ряд как для открыто проложенных проводов;
б) при прокладке проводов в коробах и лотках пучками как для проводов, проложенных в трубах.

  1. При прокладке более четырех проводов в трубах, коробах, а также в лотках пучками следует принимать допустимую токовую нагрузку:

а) для 5—6 одновременно нагруженных проводов, как для открыто проложенных проводов, с коэффициентом 0,68;
б) для 7—9 одновременно нагруженных проводов, как для открыто проложенных проводов, с коэффициентом 0,63;
в) для 10—12 одновременно нагруженных проводов, как для открыто проложенных проводов, с коэффициентом 0,6.

Кабельные линии. Выбор сечения с учетом тока КЗ.

В настоящее время в сетях классов напряжения от 6 до 500 кВ активно применяются однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, имеющие медный экран. Выбор сечения экрана – одна из важных задач, которую приходится решать при проектировании кабельных линий.

Читайте так же:
Контрольный кабель провод для чего

Производители кабелей стремятся облегчить потребителям выбор сечений экрана и в своих каталогах приводят зависимость этого параметра от величины тока КЗ и длительности его отключения, причем у разных фирм расчетные данные не совпадают. Михаил Викторович Дмитриев предлагает уточнить эти данные в части учета апериодической составляющей тока короткого замыкания.

ЭКРАНЫ ОДНОФАЗНЫХ КАБЕЛЕЙ 6–500 кВ

Выбор сечения с учетом апериодической составляющей тока КЗ

Действующий ГОСТ Р МЭК 60949-2009 «Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева», к сожалению, излишне детален и по этой причине практически не применяется.

В сложившихся условиях оправданным оказывается применение простых методов теплового расчета кабелей, точность которых, хотя и не очень велика, но вполне соответствует неопределенности исходных данных. Поэтому большинство проектировщиков не используют стандарт МЭК, а ориентируются на каталоги кабельных заводов, где даны готовые зависимости сечения экрана кабеля от величины тока КЗ и длительности его отключения.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАБЕЛЕ

Конструкция однофазного кабеля 6–500 кВ включает жилу, изоляцию, медный экран, полиэтиленовую оболочку. При повреждении изоляции однофазного кабеля ток КЗ IК от сети проходит по жиле кабеля до места повреждения, далее через поврежденную изоляцию попадает в экран, по которому идет в его заземляющие устройства, расположенные в одном или в обоих концах кабеля.

У всех производителей кабелей при выборе сечения жилы в каталогах дается один и тот же коэффициент КЖ = 0,143 кА/мм2 (медная жила). Что касается выбора сечения медного экрана, то здесь у фирм нет единого мнения, и коэффициенты КЭ в разных каталогах различаются, находясь в диапазоне от КЭ = 0,153 до КЭ = 0,203 кА/мм2 (минимальное и максимальное значение отличаются примерно на 30%). Это означает, что и сечения экранов кабелей, выбранные по (2), будут отличаться у продукции разных компаний на величину до 30%.

Конструкция однофазных кабелей 6–500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, а также применяемые технологии и материалы, у производителей в известной мере идентичны. Поэтому не может не вызвать удивления различие до 30% приводимых в каталогах значений КЭ (при том что значения КЖ полностью совпадают).

В каталогах АВВ, Nexans, «Южкабеля», «Севкабеля», «Электрокабеля» (Кольчугино) для проверки соответствия сечения жилы токам КЗ используется коэффициент КЖ = 0,143 кА/мм2.

Рост тепловыделения означает увеличение нагрева жилы и экрана. Например, если без учета апериодической составляющей тока за время КЗ экран кабеля нагревался от ТН = 80 °С до ТК = 350 °С, т.е. на ΔТЭ = ТК – ТН = = 270 °С, то с учетом КА = 1,698 нагрев экрана соразмерно возрастет до ΔТЭ = 1,698 • 270 = 460 °С. Значит, после нагрева температура экрана составит около ТК = ΔТЭ + ТН = 460 + 80 = = 540 °С (цифры указаны без учета тепла, отводимого от экрана в изоляцию и оболочку, т.е. предполагается адиабатический характер процесса).

Очевидно, что апериодическая составляющая тока КЗ сети требует учета при проверке (при выборе) сечений жилы и экрана, особенно при малом времени отключения. Однако прежде следует определить правила выбора закладываемого в расчеты времени отключения КЗ, от которого существенно зависит КА и роль апериодической составляющей.

Время отключения КЗ определяется тем, какие именно защиты (основные, резервные) будут отключать кабель и какие у них выдержки времени. Выбор закладываемого в расчеты времени отключения также было бы уместно увязать со степенью ответственности кабельной линии, ведь для наиболее важных линий можно сделать излишние запасы по времени, а для второстепенных – проводить выбор сечений при минимальных выдержках времени, экономя на сечении экрана.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Роль апериодической составляющей в нагреве жилы и экрана зависит от времени отключения КЗ. При малом времени роль апериодической составляющей существенно возрастает, а конечная температура жилы и экрана, сечение которых выбрано по распространенной формуле (2), может значительно превзойти допустимые значения, составляющие соответственно 250 и 350 °С.

В настоящее время от перегрева изоляции КЛ спасает то, что кабельные линии недогружены и перед КЗ температура жилы и экрана составляет не 80–90 °С, как в (2), а не более 20–30 °С; сечение жилы и экрана проверяется в течение 1 с, тогда как на самом деле время отключения КЗ даже с учетом действия УРОВ не превосходит 0,6–0,8 с.

К сожалению, в настоящее время отсутствуют четкие правила выбора времени и среди проектировщиков нет единого мнения о том, на действие какой защиты (основной или резервной) надо ориентироваться. Поэтому появление в формуле (6) для проверки термической стойкости жилы и экрана нового коэффициента KA, входящего в произведение KA tK, – это удобный повод для специалистов отрасли обсудить и отразить в стандартах правила выбора tK.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector