Факторы, влияющие на выбор сечения проводников

Проводники электрического тока (жилы проводов и кабелей, шины) выбираются (а) и проверяются (б -е) по следующим факторам:

а) нагреву длительным током нагрузки (по таблицам);

б) допустимой потере напряжения

в) экономической плотности тока;

г) образованию короны ( для ВЛ высокого напряжения);

д) термической и электродинамической стойкости при токах короткого замыкания (КЗ);

е) условию защиты от перегрузок.

12. 1.Выбор сечения проводников по нагреву

Основным фактором, определяющим площадь сечения проводников, проложен­ных внутри помещений, а также в земле (воде), является выбор по нагреву. Определяется длительный рабочий ток I раб. и сравнивается с длительно до­пустимым током I дл. доп.

Длительно допустимые нагрузки на провода и кабели даны в соответствующих таблицах. Значения их приводятся в зависимости от материала жилы, площади ее сечения, числа жил, изоляции и способа прокладки. В указан­ных таблицах данные соответствуют температуре окружающего воздуха +25 °С, а при прокладке кабелей в земле +15 °С. Максимальная температура нагрева установлена +65 °С.

Таблица 1 - Поправочные коэффициенты на температуру окружающей среды

Температура воздуха	-40	-30	-20	-10	0	+25	+50
Поправочный коэффициент kv	1,56	1,5	1,4	1,3	1,25	1,0	0,7

Таблица 2- Поправочные коэффициенты (k_п) на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле

Расстояние			Число	кабелей
в свету, см	1	2	3	4	5	6
10 20	1 1	0,9 0,92	0,85 0,87	0,8 0,84	0,78 0,82	0,75 0,81

Если при эксплуатации кабель имеет уменьшенную нагрузку, то во время аварии он может допускать некоторую перегрузу (см. таблицу2).

Таблица 4 - Допустимая перегрузка (k_пер) при нормальном режиме по отношению к номинальной нагрузке

Коэффициент предварительной	Вид прокладки	При длительности допустимой перегрузки
нагрузки		1,5 ч	2,0 ч	3,0 ч
0,6	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,35 1,25 1,20	1,30 1,15 1,10	1,15 1,10 1,00

Для расчетов при других условиях в данные таблиц необходимо вводить поправочные коэффициенты, учитывающие температуру земли и воздуха, коли­чество кабелей, лежащих рядом в земле, удельное сопротивление грунта, условия прокладки (в блоках, коробах).

Выбранный проводник в этом случае должен удовлетворять условию:

I_доп > I_дл / К_попр

где К_попр — поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей.

Однако во время аварийных и послеаварийных режимов кабельные линии напряжением до 10 В включительно допускают перегрузки в течение 5 суток в пределах, указанных в таблице 3.

Таблица 4 - Допустимая перегрузка (k_пер) при послеаварийном режиме по отношению к номинальной нагрузке

Коэффициент предварительной	Вид прокладки	При длительности допустимой перегрузки
нагрузки		1,5 ч	3,0 ч	6,0 ч
0,6	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,50 1,35 1,30	1,35 1,25 1,20	1,25 1,20 1,15
0,8	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,35 1,30 1,20	1,25 1,20 1,15	1,25 1,20 1,10

При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы приемников с длительностью цикла до 10 мин и рабочего периода до 4 мин в качестве расчетной токовой нагрузки для выбора площади сечения проводников по нагреву необходимо принимать нагрузку, приведенную к продолжительно­му режиму. Исключение составляют проводники медные площадью сечения до 6 мм² и алюминиевые — до 10 мм², для которых токовые нагрузки принимаются как для установок с продолжительным режимом работы. Для остальных про­водников токовые нагрузки определяются по формуле

I _нагр = I_допПВ / 0,875 { 1 }

где I_доп – длительно допустимый ток, А.

Допустимый ток для электроприемников (ЭП ) кратковременного режима определяется, как и для повторно-кратковременного или длительного в зависимости от продолжи­тельности включения (ПВ).

При длительности включения не более 4 мин и перерывах на охлаждение до температуры окружающего воздуха ЭП считается работающим в повторно-кратковременном режиме. Если продолжительность включения превышает 4 мин и перерывы в его работе недостаточны для охлаждения до температуры воздуха, режим относится к длительному.

Площадь сечения нулевого проводника в четырехпроводной системе 3-х фазного тока должна быть такой, чтобы обеспечивалась проводимость не ме­нее 50 % проводимости фазных проводников.

Пример 1.

Выбрать провод для питания асинхронного электродвигателя типа 4А132М2 мощностью 11 кВт. Провода проложены в трубах в полу, режим работы длительный S1. Напряжение питания- 380 В.

Решение:

1. По справочникам определяем паспортные данные электродвигателя:

ή_п = 88% и cos φ_п = 0,90.

Рабочий ток двигателя:

P_ном

I_раб =

3 U_ном cosφ ή

11х1000

Iраб.= = 21,13 А

3 *380*0,88*0,90

По таблицам для трех проводов, проложенных в одной трубе, выбираем алюминиевые провода с площадью сечения 3кв. мм , допускающие длдительный ток 22 А, что соответ­ствует условию. 2221,13.

Пример 2.

Для провода АПВ-500-3 (1x35) мм , проложенного в трубах, проверить возможность питания электроприёмника мощностью 75 кВт, работающего в повторно-кратковременном режиме с соsφ =0,7; ПВ - 40 %; U_ном = 380 В.

Решение:

Номинальный рабочий ток электроприемника:

P_ном

I_ном =

3 * U_ном * cos φ

75*1000

I ном = = 163 А

3* 380*0,7

Допустимый ток электроприемника с ПВ = 40 % (0,4), приведенный к длительному режиму по формуле {1}:

163*0,4

I доп = = 118 А

0,875

По таблицам для алюминиевых проводов с площадью сечения 35 мм² допустимый ток

I дл.= 132 А., что больше расчетного 118 А. В повторно-кратковременном режиме эти провода могут выдержать такую нагрузку. Если же не учитывать наличие пауз в работе двигателя с режимом работы S2, то пришлось бы выбрать провод сечением не 35, а 70 мм² с допустимым длительным током 175 А.

Таким образом, проводом АПВ-500- 3 x35 можно подключить электроприемник, работающий в повторно-кратковременном режиме с рабочим током нагрузки 163 А, что даже больше длительно допустимого132 А для этого провода. Превышение нагрузки оказалось возможным в связи с тем, что во время пауз провод успевает остыть.