11.3. Расчет и выбор сечений проводов, кабелей, шин

Сечение проводов, кабелей и шин выбирается с учетом следующих требований:

1) провода, кабели, шины не должны нагреваться сверх допустимой температуры при протекании по ним расчетного тока нагрузки;

2) отклонения напряжения на зажимах электроприемников не должны превышать (-2,5+5%) для осветительной нагрузки и ±5% для силовой;

3) провода, кабели и шины должны обладать достаточной для данного вида сети механической прочностью;

4) отклонения напряжения из-за кратковременного отклонения (наброса или сброса) нагрузки должны соответствовать значениям, установленным ГОСТ 13109-67;

5) аппараты защиты должны обеспечивать защиту всех участков сети от коротких замыканий;

6) для некоторых видов сетей в соответствии с ПУЭ выбор сечения проводов осуществляется по экономической плотности тока.

Расчетная максимальная токовая нагрузка Imax, А:

а) для трехфазной четырехпроводной и трехпроводной сети

б) для двухфазной сети с нулевым проводом

в) для однофазной сети

где Р_тах - расчетная максимальная нагрузка, кВт;

U_НФ, U_НЛ, - номинальное фазное и линейное напряжение. В;

cos - коэффициент мощности нагрузки.

При укладке кабелей в траншеях вводится коэффициент снижения нагрузки К = (0,75-0,9), а существенное отклонение температуры окружающей среды от определенных ГОСТом, учитываются дополнительным коэффициентом Кm, определяемым ПУЭ.

Таким образом, длительно допустимая токовая нагрузка Iq и расчетная максимальная связаны соотношением:

Значения допустимой токовой нагрузки Iq приведены в таблицах главы 4, по которым выбирают стандартные сечения проводов, кабелей, шин.

Расчет и выбор сечений с учетом потери напряжения для линий напряжением менее 1000 В можно выполнять по упрощенной формуле:

,

где Pk - мощность приемника, присоединенного к сети длиной l на участке длиной l_K ( l_K)= l₁+ l₂ + …+ l_n), кВт;

l_n - длина участка сети между точками присоединения (к-1) и к-го приемников, м;

S - сечение фазных проводов, жил кабелей, шин, мм²;

 - удельная проводимость (Омм)-¹,

U_НЛ - линейное номинальное напряжение, В.

При заданной потере напряжения U% сечение проводов S можно определить:

,

Выбранные провода, кабели и шины проверяют по термической устойчивости.

11.4. Расчет токов короткого замыкания и выбор автоматических выключателей и предохранителей

Расчет токов короткого замыкания необходим для правильного выбора и отстройки защитной аппаратуры. Ток короткого замыкания возникает при соединении токоведущих частей фаз между собой или с заземленным корпусом электроприемника в схемах с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом. Его величина. А, может быть определена по формуле

,

где U_Ф - фазное напряжение сети, В;

Z_П- сопротивление петли фаза-нуль, Ом,

R - активное сопротивление одного провода цепи короткого замыкания, Ом;

Х - индуктивное сопротивление, рассчитываемое по удельному индуктивному сопротивлению равному 0,6 Ом/км;

Z_T- полное сопротивление фазной обмотки трансформатора на стороне низшего напряжения, Ом,

где U_H, I_H - номинальные напряжение и ток трансформатора;

U_K% - напряжение короткого замыкания трансформатора, % от номинального.

Величины U_H, I_H и U_K% для соответствующего трансформатора приводятся в главе 5.

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному назначению, по роду напряжения и тока, по величине мощности.

Следует иметь в виду современную тенденцию, заключающуюся в том, что при выборе между предохранителями и автоматическими выключателями, предпочтение отдается последним в силу их большей надежности, лучшей защиты от неполнофазных режимов, универсальности и т. д.

Выбор аппаратов по напряжению заключается в соответствии номинального напряжения, указанного в паспорте аппарата, и его рода (переменное, постоянное) номинальному напряжению питающей сети. При выборе аппарата по току следует учесть, что его номинальный ток должен быть не меньше рабочего тока установки.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели выбираются прежде всего по номинальным значениям напряжения и тока. Затем определяются токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой расцепитель автомата защищает электроустановку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается равным на 15-20% больше рабочего тока:

I_TP= (1,15 - 1,2) I_P,

где Ip- рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки Iпуск.дв. а ток срабатывания электромагнитного расцепителя I_ЭМP выбирается кратным току срабатывания теплового расцепителя:

I_ЭМP=К I_ТР,

где К= 4,5-10 - коэффициент кратности тока срабатывания электромагнитного расцепителя.

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности и по отключающей способности. Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии I_ЭМP=1,4 I_КЗ ,

где I_КЗ - ток однофазного короткого замыкания.

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при I_ЭМP=1,26 I_КЗ ,

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, определяется соотношением: I_ТP=3 I_КЗ,

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания I_КЗ

I_ЭМP  I_КЗ,

Выбор предохранителей

Ток плавкой вставки предохранителя выбирается в соответствии с выражением I_ПЛ=3 I_КЗ.

Ток плавкой вставки предохранителей, используемых для защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,

I_ПЛ= I_ПУСК /

где = I_ПУСК - пусковой ток двигателя, А;

 - коэффициент, зависящий от условий пуска, при средних условиях пуска  = 2,5.