Val av kabel- och trådtvärsnitt: genom uppvärmning, genom ström, genom spänningsbortfall

Tvärsnitt av ledningar och kablar bestäms baserat på tillåten uppvärmning, med hänsyn till normala och nödlägen, såväl som den ojämna fördelningen av strömmar mellan enskilda linjer, eftersom uppvärmning ändrar trådens fysiska egenskaper, ökar dess motstånd, ökar onödig förbrukning av elektrisk energi för att värma ledande delar och förkorta isoleringens livslängd. Överdriven värme är farlig för isoleringen och kontaktanslutningarna och kan leda till brand och explosion.

Val av kabel och tvärsnitt av värmetråd

Valet av tvärsnitt från villkoren för tillåten uppvärmning reduceras till användningen av de relevanta tabellerna över långvariga tillåtna strömbelastningar Id, där ledarna värms upp till den högsta tillåtna temperaturen som fastställts av praktiken för att förhindra för tidigt slitage på isoleringen, för att säkerställa tillförlitlig kontakt vid anslutningspunkterna för tråden och för att eliminera olika nödsituationer som uppstår vid Id ≥ Ip, Ip — märklastström.

Intermittenta intermittenta belastningar vid val av kabeltvärsnitt räknas om till en reducerad kontinuerlig ström

där Ipv är strömmen i avstängt läge för mottagaren med varaktigheten av PV-aktiveringen.

När du väljer tvärsnitt av ledningar och kablar bör det tas hänsyn till att vid samma uppvärmningstemperatur bör den tillåtna strömtätheten för ledande ledningar med ett större tvärsnitt vara mindre, eftersom deras tvärsnitt ökar till mer - stor graden av tillväxt av kylytan (se ris. 1). Av denna anledning, för att spara icke-järnmetaller, väljs ofta två eller flera kablar med ett mindre tvärsnitt istället för en kabel med ett större tvärsnitt.

Figur 1. Diagram över den tillåtna strömtäthetens beroende av tvärsnittet av kopparledare i en utomhuskabel med tre kärnor för en spänning på 6 kV med impregnerad pappersisolering, uppvärmd med ström till en temperatur av + 65 ° C vid en lufttemperatur på +25 «C.

Vid det slutliga valet av ledningar och kablar från tillståndet för tillåten uppvärmning enligt de relevanta tabellerna är det nödvändigt att ta hänsyn inte bara till den beräknade strömmen på linjen, utan också metoden för dess läggning, materialet i trådarna och den omgivande temperaturen.

Kabelledningar för spänningar över 1000 V, valda enligt villkoren för tillåten långströmsuppvärmning, kontrolleras också för uppvärmning genom kortslutningsströmmar. I händelse av att temperaturen på koppar- och aluminiumledare av kablar med impregnerad pappersisolering med spänning upp till 10 kV överstiger 200 ° C och kablar för spänning 35-220 kV över 125 ° C, ökar deras tvärsnitt i enlighet med detta.

Tvärsnittet av ledningar och kablar i interna kraftnät med en spänning på upp till 1000 V är koordinerat med kopplingsförmågan hos linjära skyddsanordningar - säkringar och strömbrytare - så olikheten är motiverad Azd / Azc h, där kz - den multipel av den tillåtna långtidsströmmen för tråden till den nominella strömmen eller strömmen för skyddsanordningen Azs (från PUE). Misslyckande med att tillfredsställa ovanstående ojämlikhet tvingar den valda huvudsektionen att utökas i enlighet därmed.

Val av tvärsnitt av kablar och ledningar för spänningsbortfall

Tvärsnittet av kablarna och ledarna som väljs av uppvärmningsförhållandena och överensstämmer med skyddsanordningarnas kopplingsförmåga och relativa linjära spänningsförluster måste kontrolleras.

där U är spänningen för den elektriska energikällan, Unom är spänningen vid mottagarens anslutningspunkt.

Den tillåtna avvikelsen för motorklämmans spänning från den nominella spänningen bör inte överstiga ± 5 %, och i vissa fall kan den nå + 10 %.

I belysningsnätverk bör spänningsfallet för de mest avlägsna lamporna för intern arbetsbelysning och projektorinstallationer av extern belysning inte överstiga 2,5 % av lampornas nominella spänning, för lampor för extern belysning och nödbelysning — 5 %, och i nätverk med spänning 12.,. 42V — 10%. En större spänningsminskning leder till en betydande minskning av belysningen av arbetsplatser, orsakar en minskning av arbetsproduktiviteten och kan leda till förhållanden där tändningen av gasurladdningslampor inte är garanterad. Lampornas högsta spänning bör som regel inte överstiga 105% av dess nominella värde.

En ökning av spänningen i de interna strömförsörjningsnäten utöver vad som föreskrivs i normerna är inte tillåten, eftersom det leder till en betydande ökning av förbrukningen av elektrisk energi, en minskning av livslängden för strömförsörjning och belysning av elektriska utrustning, och ibland till en minskning av kvaliteten på produkterna.

Ris. 2. Beräkning av spänningsförlust i en trefas trevägsledning vid val av tvärsnitt av kablar och ledningar: a-med en belastning i slutet av ledningen, b-med flera fördelade belastningar.

Kontrollera tvärsnittet av ledningarna i en trefas tretrådsledning med en belastning vid dess ände (fig. 2, a), kännetecknad av märkströmmen Azp och effektfaktor cos phi för den relativa linjära spänningsförlusten, utför som följer:

där Unom är nätverkets nominella spänning, V, Ro och Xo är det aktiva respektive induktiva motståndet för en kilometer av linjen, vald från referenstabellerna, Ohm / km, Pp är den beräknade aktiva effekten av lasten kW; L är linjens längd, km.

För en ogrenad trefasig tretrådsledning med konstant tvärsnitt, som bär laster fördelade längs den med märkströmmar Azstr1, AzR2, ..., Azr och motsvarande effektfaktorer cos phi1, cos phi2, ..., cos phi på avstånd från strömkällan på avstånden L1, L2, …, Ln (fig. 2, b), den relativa linjära spänningsförlusten till den längsta mottagaren:

där PRi aktiv effekt — beräknad i:te belastning på avstånd från strömkällan på ett avstånd L.

Om den beräknade relativa spänningsförlusten dU kommer att visa sig vara högre än de tillåtna normerna, är det nödvändigt att öka den valda sektionen för att säkerställa det normaliserade värdet av detta värde.

Med små tvärsnitt av ledningar och kablar kan det induktiva motståndet Xo försummas, vilket avsevärt förenklar motsvarande beräkningar. i trefas tretrådsdistributionsnät av utomhusbelysning, som skiljer sig i en betydande längd, måste du vara uppmärksam på korrekt inkludering av ekvidistanta belysningsarmaturer, eftersom annars spänningsförlust är ojämnt fördelade över faserna och kan nå flera tiotals procent jämfört med den nominella spänningen.

Schema för att tända belysningsarmaturer på samma avstånd för utomhusbelysning: a — korrekt, b — felaktigt

Val av kabeltvärsnitt för ekonomisk strömtäthet

Valet av tvärsnitt av ledningar och kablar, utan att ta hänsyn till ekonomiska faktorer, kan leda till betydande förluster av elektrisk energi i ledningarna och en betydande ökning av driftskostnaderna.Av denna anledning måste tvärsnittet av ledningar av elektriska nätverk med intern strömförsörjning av betydande längd, såväl som nätverk som arbetar med ett stort antal timmars användning av den maximala belastningen -Tmax > 4000 h - åtminstone ansvara för en rekommenderad ekonomisk strömtäthet som fastställer det optimala förhållandet mellan kapitalkostnader och driftskostnader, vilket definieras enligt följande:

där Azr — linjens nominella ström, utan hänsyn till ökningen av belastningen vid haverier och reparationer, Jd — ekonomisk strömtäthet baserad på återbetalning av kapitalkostnader inom 8 — 10 år.

Förväntat ekonomiskt tvärsnitt avrundat till närmaste standard och, om det visar sig vara mer än 150 mm2, ersätts en kabelledning med två eller flera kablar med ett totalt tvärsnitt motsvarande den ekonomiska. Använd kablar med låg belastning med en tvärsektion på mindre än 50 mm2 Rekommenderas inte.

Tvärsnitt av kablar och ledningar med en spänning på upp till 1000 V med antalet timmars användning av den maximala belastningen Tmax <4000 … 5000 h och alla grenar till mottagare med samma spänning, elektriska nätverk av belysningsinstallationer, tillfälliga strukturer och strukturer med kort livslängd upp till 3 — 5 år väljs inte enligt den ekonomiska strömtätheten.

I trefasiga fyrpassnätverk beräknas inte nollledarens tvärsnitt, men minst 50 % av tvärsnittet som valts för huvudledarna tas, och i nätverk som levererar gasurladdningslampor, vilket orsakar utseende av högre strömövertoner, samma som för huvudledningarna.