4.2. Расчетные сопротивления стальных проводов

Активное сопротивление стальных проводов зависит от конструкции провода и значения протекающего по нему тока. Зависимость эта сложная и математическому расчету не поддается. Поэтому активное сопротивление стальных проводов определяется по опытным данным. В Приложениях 22–25 даны зависимости активного сопротивления стальных проводов от проходящего по ним тока.

Активное сопротивление зависит от температуры окружающего воздуха и при повышении температуры увеличивается по уравнению:

rk = rн· [1 + α·(tk – tн)],

где rн – сопротивление провода при начальной температуре tн; rk – cопротивление провода при конечной температуре tк; α – температурный коэффициент, равный для меди 0,00041 1/ºC, для алюминия 0,0044 1/ºC и для стали 0,006 1/ºC.

Окружающая температура зависит от времени года, времени суток. Кроме того, температура самого провода обычно выше температуры окружающего воздуха за счет подогрева провода током нагрузки, а при отключении с большой выдержкой времени, сопротивление возрастает от нагрева током КЗ. Учесть все эти зависимости практически невозможно, поэтому активные сопротивления условно принимаются при температуре 20 ˚C или максимальной длительно допустимой для данной конструкции.

Таким образом, особенностью стальных проводов является низкая удельная проводимость и нелинейная зависимость проводимости при переменном токе, на которую влияет плотность тока и отношение периметра к сечению. Проводимость возрастает с увеличением плотности тока (А/мм²) и имеет относительно большие значения с увеличением отношения периметра к сечению.

4.3. Расчетные сопротивления проводов и кабелей

Расчетные сопротивления проводов и кабелей рекомендуется определять по следующей методике. Активное сопротивление проводов:

r = Cу·Сс·Спэ·ρ·L/S,

где Су = 1 + 0,004 (tº – 20º) – коэффициент увеличения сопротивления с повышением температуры. Значения Су для различных температур приведены в Приложении 31.

Сс = 1,02 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления многопроволочных жил проводов и кабелей. Для шин и однопроволочных проводов Сс = 1.

Значения Спэ для медных и алюминиевых шин прямоугольного сечения приводится в Приложении 31. Значения Спэ определены по значениям токов, приведенным в таблице 1.3.31 [1] при частоте 50 Гц. Значения коэффициента Спэ для пакетов шин для приближенных расчетов допустимо принимать как для одиночных шин; ρ – удельное сопротивление при t = 20˚С:

– для меди ρ = 0,0178 Ом мм²/м – провода и шины;

– для алюминия ρ = 0,0294 Ом мм²/м – провода и кабели;

– для алюминия ρ = 0,0325 Ом мм²/м – шины;

– S – сечение проводника, мм²; L – длина проводника, м.

Сопротивления рассчитывают при следующих температурах:

1. Для проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией +65 ˚С;

2. Для шин +70 ˚С;

3. Для кабелей с бумажной изоляцией +80 ˚С.

Следует отметить, что температура нулевой жилы может быть меньше, чем фазной. Подобное допущение создает некоторый запас при расчетах.

В Приложениях 1, 2, 7 и 8 приводятся значения активных сопротивлений медных и алюминиевых проводов и шин.

Внутреннее индуктивное сопротивление медных и алюминиевых проводов незначительно и при расчетах им пренебрегают.

Внешнее индуктивное сопротивление X' проводов зависит от их сечения и взаимного расположения. Для учета внешнего сопротивления для круглых и плоских нулевых проводов, независимо от их материала, рекомендуется пользоваться Приложениями 26–30. Причем, если нулевой провод круглый, но отличается от фазного площадью сечения, необходимо индуктивное сопротивление применять по проводу меньшего сечения. При плоском нулевом проводнике сопротивление определяется по сечению фазного проводника.

При близком расположении фазного и нулевого проводников (прокладка провода в трубах) значением X' можно пренебречь. Для обеспечения безопасности обслуживания электроустановок и повышения надежности работы устройств защиты при замыкании одной из фаз на корпус или землю [1, §§ 1.7.79 и 7.3.139] предъявляют определенные требования к кратности тока однофазного КЗ относительно уставок защитных аппаратов. При проектировании электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной нетралью для определения тока однофазного КЗ необходимо рассчитать сопротивление цепи фаза–нуль. Однако из-за многообразия методов выполнения электрических сетей напряжением до 1000 В, различных способов зануления, широкого диапазона мощностей электроустановок и других условий этот расчет для конкретного объекта трудоемок, требует большого количества справочных материалов. Если фазные и нулевые проводники выполнены из круглых проводов одинакового сечения и проложены параллельно, то внешнее индуктивное сопротивление цепи фаза–нуль может быть рассчитано по формуле:

X' = 0,29 lg (d/r), (16)

где d – расстояние между проводниками, м; r – радиус проводника, м.

В Приложениях 26–30 приведены кривые зависимости индуктивного сопротивления от расстояния между открыто проложенными проводниками, позволяющие определить внешнее сопротивление воздушных линий и проводов, проложенных открыто.