7. Выбор сечений проводов и кабелей внутренних силовых

электропроводок

Перед выбором сечений проводов и кабелей на плане помещения размещают электропотребителей согласно расстановке технологического оборудования. Затем размещают силовые распределительные щиты и шкафы управления и составляют расчетную электрическую схему.

Провода и кабели внутренних силовых электропроводок напряжением до 1000 В должны быть выбраны таким образом, чтобы температура провода при длительном протекании рабочего тока нагрузки не была больше предельно допустимой (для проводов и кабелей с резиновой, полихлорвиниловой и пластмассовой изоляцией t_д = +65С, для кабелей с бумажной изоляцией напряжением до 3 кВ t_д=+80С). Сечение проводника также должно быть согласовано с защитой, с тем чтобы при протекании по проводнику тока, нагревающего его выше допустимой температуры, проводник был отключен защитным аппаратом (плавким предохранителем, автоматическим выключателем и т.п.).

Следовательно, сечения проводов и кабелей выбирают:

– по допустимому нагреванию расчетным током

;

– по условиям защиты сечения провода или кабеля аппаратом защиты

где – длительно допустимый ток на проводник или кабель,А;

–расчетный ток нагрузки, А;

–ток защитного аппарата, А;

k₁ – поправочный коэффициент на число кабелей, лежащих рядом в земле в трубах или без труб;

k_t – поправочный коэффициент на фактическую температуру среды;

k_з.а – коэффициент защиты.

При прокладке проводов во взрывоопасных помещениях

.

Во всех остальных случаях

I_p=I_н.

Если расчетная температура среды t_p отличается от температуры t_т , при которой в таблице приведены длительно допустимые токи, то

,

где – температура жил проводов и кабелей при длительной нагрузке, С

Значения коэффициента k₁ приведены в таблице 9.3.

Таблица 7.1 – Поправочные коэффициенты на число работающих кабелей,

лежащих рядом в земле в трубах или без труб

Расстояние в свету, мм	Коэффициент при числе кабелей
	1	2	3	4	5	6
100	1,00	0,90	0,85	0,80	0,78	0,75
200	1,00	0,92	0,87	0,84	0,82	0,81
300	1,00	0,93	0,90	0,87	0,86	0,85

Согласно ПУЭ все электрические сети делятся на две группы: защищаемые от перегрузки и токов короткого замыкания; защищаемые только от токов короткого замыкания.

Защите от перегрузки подлежат сети:

– внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией;

– осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий включая сети для бытовых и переносных электроприемников, а также в пожароопасных зонах;

– силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых предприятиях – только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;

– всех видов во взрывоопасных зонах классов В-1, В-1а, В-11, В-11а, независимо от условий технологического процесса или режима работы сети.

Все остальные сети защищаются только от токов короткого замыкания.

Значения коэффициента k_з.а приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Значения k_з.а

Ток защитного аппарата, Iз.а	Сети, для которых защита от перегрузки обязательна			Сети, не требующие защиты от перегрузки
	Проводники с резиновой и аналогичной ей изоляцией		Кабели с бумажной изоляцией
	Взрыво- и пожароопасные помещения, жилые торговые помещения и т.п.	Невзрыво- пожароопасные производственные помещения промышленных предприятий
Номинальный ток плавкой вставки предохранителей	1,25	1,0	1,0	0,33
Ток уставки автоматического выключателя с максимальным расцепителем	1,25	1,0	1,0	0,22
Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой	1,0	1,0	1,0	1,00
Ток трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратнозависимой от тока характеристикой при наличии на автоматическом выключателе отсечки	1,0	1,0	0,8	0,8

Длительно допустимый ток для проводов и кабелей на напряжение

до 1 кВ приведен в таблицах 9.5, 9.6.

Минимальные сечения проводников приведены в таблице 9.7.

Сечение нулевого рабочего проводника N и совмещенного рЕN-проводника определяется по таблице 9.8.

Сечения защитных проводников должны быть не менее значений, приведенных в таблице 9.9.

Данные, приведенные в таблице 9.9, действительны только в том случае, если защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. В противном случае сечение защитных проводников выбирают таким образом, чтобы их проводимость была равна проводимости, получаемой в результате применения таблицы.

Во всех случаях сечение защитных проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее указанных в таблице 9.10.

Таблица 9.10 – Минимальные сечения проводников

Типы электропроводок		Назначение цепи	Проводник
			Материал	Сечение, мм2
Стационарные электроустановки	Кабели и изолированные проводники	Силовые и осветительные цепи	Медь	1,5
			Алюминий	2,5
		Цепи сигнализации и управления	Медь	0,5
	Неизолированные проводники	Силовые цепи	Медь	10
			Алюминий	16
		Цепи сигнализации и управления	Медь	4
Гибкие соединения с изолированными проводниками и кабелями		Внутренний монтаж в приборах и устройствах	Медь	По нормативным требованиям соответствующих стандартов
		В остальных случаях		0,75
		В цепях сверхнизкого напряжения для специального применения		0,75

Таблица 9.5 – Длительно допустимый ток для проводов и кабелей на напряжение до 1 кВ с алюминиевыми жилами при окружающей температуре воздуха 25С и земли 15С

Группа проводников	Провода с резиновой и пластмассовой изоляцией						Кабели и защищенные провода с резиновой и пластмассовой изоляцией						Кабели с бумажной пропитанной изоляцией						Голые провода
Характерная марк	АПР – АПРТО – АПРВ – АПВ						АВРГ – АНРГ – АВВГ – АВРБГ – АНРБГ – АВВБГ – АПРФ			АВВБ – АНРБ – АВВБ			ААГ – АСГ – ААБГ – АСБГ			ААБ – АСБ			А
Способ прокладки	Открыто	В стальных трубах					В воздухе			В земле			В воздухе			В земле			Открыто вне помещения
Сечение, мм2		При числе проводов, равном					При числе жил (одножильных проводов), равном												Впомещениях
	–	2	3	4	5-6	7-9	2	3	4	2	3	4	2	3	4	2	3	4
2,5	24	20	19	19	15	14	21	19	17	34	29	26	23	22	–	35	31	–	–
4	32	28	28	23	22	21	29	27	24	42	38	35	31	29	27	46	42	38	–
6	39	36	32	30	26	24	38	32	29	55	46	42	42	35	35	60	55	46	–
10	60	50	47	39	38	35	55	42	38	80	70	63	55	46	45	80	75	65	–
16	75	60	60	55	48	45	70	60	54	105	90	81	75	60	60	110	90	90	105/75
25	105	85	80	70	65	60	90	750	68	135	115	104	100	80	75	140	125	115	135/105
35	130	100	95	85	75	70	105	90	81	160	140	126	115	95	95	175	145	135	170/130
50	165	140	130	120	105	95	135	110	100	205	175	158	140	120	110	210	180	165	215/165
70	210	175	165	140	130	125	165	140	126	245	210	190	175	155	140	250	220	200	265/210
95	255	215	200	175	–	–	200	170	153	295	255	230	210	190	165	290	260	240	320/255
120	295	245	220	200	–	–	230	200	190	340	295	266	245	220	200	335	300	270	375/300
150	340	275	255	–	–	–	270	235	212	390	335	302	290	255	230	385	335	305	440/355

Таблица 9.6 – Длительно допустимый ток I_д для проводов и кабелей на напряжение до 1 кВ с медными жилами

при окружающей температуре воздуха 250 С и земли 150 СГруппа проводников	Провода и шнуры с резиновой и пластмассовой изоляцией						Кабели и защитные провода с резиновой и пластмассовой изоляцией						Шланговые кабели		Кабели с бумажной пропитанной изоляцией							Голые провода
Характерная марка	ПР-ПРТО-ПРГ-ПРВ-ПВ-ПГВ-ПРГВ						ВРГ-НРГ-ВВГ-ВРБГ-НРБГ-ВВБГ-ПРФ			ВРГ-НРГ-ВВГ			КРПТ, КРПГ		АГ-СГ-АБГ-СБГ				АБ-СБ			М
Способ прокладки	откры-то	в стальных трубах					в воздухе			в земле					в воздухе				в земле			открыто вне помещения
																						в помещениях
Сечение, мм2	Iд, А, при числе жил (одножильных проводов), равном
		2	3	4	5-6	7-9	2	3	4	2	3	4	2	3	2	3	4	2		3	4	-
1,5	23	19	17	16	15	14	19	19	17	33	27	24	23	20	-	-	-	-		-	-	-
2,5	30	27	25	25	20	19	27	25	22	44	38	34	33	28	30	28	-	45		40	-	-
4	41	38	35	30	28	26	38	35	31	55	49	44	43	36	40	37	35	60		55	50	50/25
6	50	46	42	40	34	31	50	42	38	70	60	54	55	45	55	45	45	80		70	60	70/35
10	80	70	60	50	48	45	70	55	50	105	90	81	75	60	75	60	60	105		95	85	95/60
16	100	85	80	75	64	60	90	75	68	135	115	103	95	80	95	80	80	140		120	115	130/100
25	140	115	100	90	80	75	115	95	85	175	150	135	125	105	130	105	100	185		160	150	180/135
35	170	135	125	115	100	95	140	120	108	210	180	162	150	130	150	125	120	225		190	175	220/170
50	215	185	170	150	135	125	175	145	130	265	225	202	185	160	185	155	145	270		235	215	270/215
70	270	225	210	185	165	155	215	180	162	320	275	247	235	200	225	200	185	325		285	265	340/270
95	330	275	255	225	-	-	260	220	200	385	330	300	-	-	275	245	215	380		340	310	415/335
120	385	315	290	260	-	-	300	260	234	445	385	347	-	-	320	285	260	435		390	350	485/395
150	440	360	330	300	-	-	350	305	275	505	435	392	-	-	375	330	300	500		435	395	570/465

Таблица 9.8 – Сечение нулевого рабочего проводника N и совмещенного

рЕN-проводника

Сечение фазного проводника L	Сечение нулевого рабочего проводника Nи совмещенного рЕN-проводника
В однофазных двухпроводных цепях	Равно сечению фазного проводника
В многофазных цепях и однофазных трехпроводных цепях: – с медной жилой сечением 16 мм2и менее – с алюминиевой жилой сечением 25 мм2и менее	Равно сечению фазного проводника Равно сечению фазного проводника
В многофазных цепях с медной жилой сечением более16 мм2и алюминиевой жилой сечением более 25 мм2	Нулевой рабочий проводник Nили рЕN-проводник могут иметь сечение меньше, чем фазный проводник при одновременном выполнении следующих условий: – нулевой проводник защищен от сверх токов; – сечение нулевого рабочего проводника Nи рЕN-проводника по крайней мере равно 16 мм2для медных и 25 мм2для алюминиевых проводников

Таблица 9.9 – Минимальное сечение защитных проводников S, мм², изготовленных из того же материала, что и фазные проводники

Сечение фазных проводников, S, мм2	Минимальное сечение защитных проводников S, мм2, изготовленных из того же материала, что и фазные проводники
S 16	S
16  S 35	16
S  35	S/2

Таблица 9.10 – Минимальное сечение защитных проводников из меди

Возможность механических повреждений	Минимальное сечение защитных проводников из меди, мм2
При наличии защиты от механических повреждений	2,5
При отсутствии защиты от механических повреждений	4,0

В России наиболее широко применяется система заземления ТN, в которой все доступные прикосновению открытые проводящие части электроустановок присоединяются к заземленной нейтральной точке источника питания посредством защитных проводников.

В стационарных установках системы ТN функцию защитного и нулевого рабочего провода можно совместить в одном рЕN-проводнике при условии выполнения следующих требований:

– если его сечение не менее 10 мм² по меди или 16 мм² по алюминию и рассматриваемая часть электроустановки защищена устройствами защитного отключения, реагирующими на дифференциальные токи;

– если, начиная с какой-либо точки электроустановки, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены, запрещается объединять их за этой точкой. В точке разделения необходимо предусмотреть раздельные шины нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. рЕN-проводник, совмещающий функцию рабочего и защитного, должен подключаться к шине, предназначенной для защитного проводника.

Изоляция рЕN-проводника должна быть рассчитана на самое высокое напряжение, которое может быть к нему приложено.

Из вышеизложенного следует, что в двухпроводных сетях ( фазный и рЕN-проводник) и в четырехпроводных сетях (три фазных и рЕN-проводник) системы ТN минимальное сечение рЕN-проводника должно составлять 10 мм² по меди и 16 мм² по алюминию, что практически неприемлемо в групповых (осветительных и распределительных (силовых) сетях, в которых сечения в основном составляют 1,5–4 мм². Отсюда следует вывод о необходимости применения в системе ТN трехпроводных при напряжении 220 В и пятипроводных при напряжении 380 В сетей с отдельным защитным проводником рЕ, сечение которого определяется по таблице 9.10.

Внутри зданий пятипроводная система питания может быть практически выполнена в системе ТN при совместной прокладке четырехжильного кабеля (например, АВВГ) и пятого нулевого защитного проводника рЕ (провод АПВ).

Минимальные сечения заземляющих проводников, проложенных в земле, должны соответствовать значениям, указанным в таблице 9.11.

Таблица 9.11 – Минимальные сечения заземляющих проводников

Зазамляющие проводники	Минимальное сечение проводников
Защищенные от коррозии : – имеющие защиту от механических повреждений; – не имеющие защиты от механических повреждений	Согласно требованиям п. 543.1 ГОСТ Р 50571.10-96(5) стальные проводники – 16 мм2, медные проводники – 16 мм2
Не защищенные от коррозии и не имеющие защиты от механических повреждений	стальные проводники – 50 мм2, медные проводники – 25 мм2

Потери напряжения во внутренних силовых электропроводках U, В, определяют по формуле

, (9.6)

где l – длина сети, м;

r₀, x₀ – соответственно удельное активное и индуктивное сопротивление провода и кабеля, Ом/км.

Потери напряжения во внутренних силовых электропроводках U,%, равны:

. (9.7)

Потери напряжения в электроустановках зданий не должны превышать 4 % от номинального напряжения установки.

Активные сопротивления проводников, а также средние значения индуктивных сопротивлений при различных сечениях и способах прокладки указаны в таблице 9.12.

Таблица 9.12 – Активное и индуктивное сопротивления проводников

Сечение проводников, мм	Активное сопротивление проводника при температуре 35С, Ом/км		Индуктивное сопротивление проводников среднее значение, Ом/км
	медных	алюминиевых	Кабели, провода в трубе	Провода, проложенные открыто
1,5	13,3	–	–	–
2,5	8,0	13,2	–	–
4	5,0	8,3	0,1	0,37
6	3,3	5,5	0,09	0,36
10	2,0	3,3	0,08	0,34
16	1,25	2,06	0,08	0,33
25	0,8	1,32	0,08	0,31
35	0,57	0,95	0,08	0,29
50	0,4	0,66	0,075	0,28
70	0,28	0,47	0,07	0,27
95	0,21	0,35	0,07	0,26
120	0,167	0,276	0,07	0,25
150	0,133	0,22	0,07	0,25
185	0,108	0,179	0,07	0,25

Пример 2

Для электрической сети 380/220 В (рисунок 1), прокладываемой в здании для содержания телок, рассчитать площадь сечения кабелей. Исходные данные для расчета приведены в таблице 9.13.

Таблица 9.13 – Исходные данные для расчета

Электроприемник	Рн, кВт	Iн, А	Защитный аппарат
			Обозначение	Тип	Iн.а, или Iн.пр,А	Iн.расц, А	Iв, А
Электродвигатель М1	5,5	11,58	QF1	ВА51Г25	25	12,5	–
Электродвигатель М2	4,0	9,15	QF2	ВА51Г25	25	16	–
Электродвигатель М3	1,5	3,56
ВодонагревательЕК1	6	9,1	FU1	НПН2-60	60	–	10

Рисунок 9.1 – Расчетная схема внутренней силовой сети