8.3. Расчёт и выбор кабеля

Кабель для подключения электрооборудования выбирается в три этапа:

1. Выбор марки кабеля

2. Выбор сечения кабеля

3. Проверка кабеля на допустимую потерю напряжения

Надежность СЭО во многом определяется состоянием изолирую­щих оболочек кабелей и проводов, которое зависит в основном от характера и продолжительности тепловых процессов при нагреве оболочки током жилы.

Марку кабеля выбираем из условий прокладки.

Сечение кабеля выбирается из стандартных по допустимому току с учётом режима работы подключаемого оборудования .

Расчётный ток определяем по мощности электрооборудования:

- для двигателей постоянного тока

I = 10 Р k / ( U η )

- для цепей переменного однофазного тока

- для двигателей трёхфазного тока

I = 10 Р k / ( U η cosφ )

k - коэффициент загрузки двигателя;

U - номинальное напряжение двигателя (для асинхронного двигателя линейное), В;

η - номинальный КПД двигателя;

cosφ - номинальный коэффициент мощности асинхронного двигателя;

8.3.1.Определение расчетных токов кабелей

Расчёт тока одиночного потребителя постоянного тока

I = P/U

Расчетный ток (А) кабеля, питающего группу приемников постоянного тока

I = k + I

где k - коэффициент одновременности работы приемников, питающихся от данного фидера;

n - число приемников;

- сумма полных токов всех п приемников, питающих­ся от данного фидера, А; I - ток запасных ответвлений, А;

Расчётный ток двигатель постоянного тока

I = 10 Р k / ( U η )

Расчётный ток однофазной цепи переменного тока

I = 10 Р / (U cosφ)

Расчётный ток трехфазного асинхронного двигателя

I = 10 Р k / ( U η cosφ )

где Р - номинальная мощность двигателя, кВт;

k - коэффициент загрузки двигателя;

U - номинальное напряжение двигателя (для асинхронного двигателя линейное), В;

η - номинальный КПД двигателя;

cosφ - номинальный коэффициент мощности асинхронного двигателя;

Расчетный ток 3-фазного генератора принимают равным номинальному

I = I = ( S *10 ) / ( 3* U )

где S - номинальная мощность генератора, кВ*А;

10 - коэффициент перевода киловатт в ватты;

U - номинальное первичное напряжение генератора ( линейное ), В.

8.3.2. Выбор площади поперечного сечения жил кабелей

. Для выбора площади поперечного сечения жил кабелей используют таблицы норм токовых нагрузок (табл. 8.1 ). Эти нагрузки допускаются при прокладке не более 6 кабелей в одном пучке или в 1 ряд с плотным прилеганием одного к другому, или в 2 ряда, независимо от числа кабелей, но при условии, что между группой или пучком из 6 кабелей имеется свобод­ное пространство для циркуляции воздуха.

Таблица 8.1-Длительные допустимые токовые нагрузки ( А ) одножильных кабелей и проводов для температуры окружающей среды + 45ºС

Номинальное сечение жилы, мм	Изоляционный материал
	Поливинилхлорид	Поливинил- хлорид теплостойкий	Бутиловая резина	Этиленпро- пиленовая резина	Силиконовая резина или минеральная изоляция
	Максимальная рабочая допустимая температура жилы, ºС
	60	75	80	85	95
1	8	13	15	16	20
1,5	12	17	19	20	24
2,5	17	24	26	28	32
4	22	32	35	38	42
6	29	41	45	48	55
10	40	57	63	67	75
16	54	76	84	90	100
25	71	100	120	120	135
35	87	125	140	145	165
50	105	150	165	180	200
70	135	190	215	225	255
95	165	230	260	275	310
120	190	270	300	320	360
150	220	310	340	365	410
185	250	350	390	415	470
240	290	415	460	490	-
300	335	475	530	560	-

Если фактические условия отличаются от перечисленных нормиро­ванных, вводят поправочные коэффициенты k … k .

Коэффициент k учитывает изменение условий прокладки кабелей (при прокладке более 6 кабелей или при отсутствии свободного пространства между ними k = 0,85).

Коэффициент k учитывает изменение числа жил в кабеле ( для 2-жильных кабелей k = 0,85, для 3- и 4-жильных k = 0,7).

Коэффициент k - учитывает изменение режима работы по отношению к длительному (при кратковременном режиме k = 1,06…1,46, при повторно-кратковременном k = 1,24…1,51).

Коэффи­циент k - учитывает отличие температуры окружающей среды от нормированной 45 ºС ( для температур 35…85ºС k = 1,29…0,45 ).

Площадь поперечного сечения жил кабеля выбирают из условия

I ≥ k k k k I

где I - расчетный ток кабеля, А;

I - допусти­мый ток нагрузки для кабеля с выбранной площадью поперечного сечения жил при нормированных условиях эксплуатации.

8.3.3.Проверка кабелей на потерю напряжения

Напряжение на выводах приемника электроэнергии всегда меньше напряжения на шинах ГРЩ вследствие потерь напряжения в линии между ГРЩ и приемником.

В линиях электропередачи постоянного тока потеря напряжения числен­но равна арифметической разности напряжений в начале и конце линии, причем понятия "потеря напряжения" и "падение напряжения" равнозначны.

Потеря напряжения ( %) в линии электропередачи постоянного тока

ΔU =( 2*10 I l ) / ( γsU ) или ΔU = ( 2*10 Р l) / ( γsU )

где 2 – коэффициент, учитывающий наличие двух проводов линии;

I - ток приемника, А;

l - длина линии, м;

γ = 48,1 м/( Ом*мм ) - удельная проводимость меди при 65ºС;

s - площадь сечения жилы кабеля, мм ;

U - номинальное напряжение приемника, В;

Р - потребляемая из сети мощность прием­ника, кВт.

В сетях переменного тока потеря напряжения имеет активную и реактивную (индуктивную) составляющие, причем последней можно пренебречь, так как при частоте тока 50 Гц она значительно меньше активной.

С учетом этого потеря напряжения (%) в 1 -фазной линии электропередачи переменного тока

ΔU =( 2*10 I l cosφ ) / ( γsU ) или ΔU =( 2*10 Р l ) / ( γsU )

Потеря напряжения в каждом проводе 3-жильного кабеля при номинальном токе

ΔU = ( 3*10 I Lcos φ ) / ( γsU ) или ΔU = ( 3*10 Р l ) / ( γsU )

где: I - ток двигателя ( генератора), А;

L – длина кабеля, м;

cos φ - номинальный коэффициент мощности двигателя ( генератора);

γ = 48,1– удельная проводимость меди при + 65° С, м / Ом*мм

s - площадь поперечного сечения жилы выбранного кабеля, мм ;

U - номинальное ( линейное ) напряжение двигателя ( генератора), В.

Если полученное в расчете значение потери напряжения в линии окажется больше допускаемого, надо из таблицы выбрать кабель с ближайшим большим значением поперечного сечения жил и повторить расчет.

В случае если линия электропередачи обеспечивает электроэнергией несколько приемников, потеря напряжения определяется отдельно для каждого участка, в пределах которого площадь сечения и ток не изменяются.

Тогда для наиболее удаленного приемни­ка потеря напряжения в линии определится суммой потерь на отдельных участках

ΔU = ΔU + ΔU + …+ ΔU

8.3.4. Требования Правил Регистра к значениям падения напряжения в линиях электропередач

Правила Регистра устанавливают такие нормы падения напряжения

ΔU( %) при номинальном токе нагрузки приемников электроэнергии ΔU :

- на участке генератор – ГЭРЩ ( АРЩ ) - ΔU ≤ 1%;

- на участке ГЭРЩ – приемник электроэнергии:

- для приемников освещения и сигнализации при напряжении выше 55 В - ΔU ≤5%;

- для приемников освещения и сигнализации при напряжении 55 В и ниже 55 В - ΔU ≤10%;

- для силовых, нагревательных и отопительных приемников независимо от напряжения - ΔU ≤7%;

- для силовых приемников с кратковременным ( S2 ) или повторно-кратковременным режимом работы независимо от напряжения - ΔU ≤10%;

- на клеммах асинхронного двигателя при прямом пуске - ΔU ≤25%.