Выбор сечения кабеля и провода

Сечение проводов и кабелей определяют, исходя из допустимого нагрева с учетом нормального и аварийного режимов, а также неравномерного распределения токов между отдельными линиями, поскольку нагрев изменяет физические свойства проводника, повышает его сопротивление, увеличивает бесполезный расход электрической энергии на нагрев токопроводящих частей и сокращает срок службы изоляции. Чрезмерный нагрев опасен для изоляции и контактных соединений и может привести к пожару и взрыву.

Выбор сечения кабеля и провода по нагреву

Выбор сечения из условий допустимого нагрева сводится к пользованию соответствующими таблицами длительно допустимых токовых нагрузок Iд при которых токопроводящие жилы нагреваются до предельно допустимой температуры, установленной практикой так, чтобы предупредить преждевременный износ изоляции, гарантировать надежный контакт в местах соединения проводников и устранить различные аварийные ситуации, что наблюдается при Iд ≥ Ip, Ip - расчетный ток нагрузки.

Периодические нагрузки повторно-кратковременного режима при выборе сечения кабеля пересчитывают на приведенный длительный ток

где Iпв - ток повторно-кратковременного режима приемника с продолжительностью включения ПВ.

При выборе сечения проводов и кабелей следует иметь в виду, что при одинаковой температуре нагрева допустимая плотность тока токопроводящих жил большего сечения должна быть меньше, так как увеличение сечения их происходит в большей степени, чем растет охлаждающая поверхность (смотрите рис. 1). По этой причине часто с целью экономии цветных металлов вместо одного кабеля большего сечения выбирают два или несколько кабелей меньшего сечения.

Рис 1. График зависимости допустимой плотности тока от сечения медных жил открыто проложенного трехжильного кабеля на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, нагретых током до температуры +65°С при температуре воздуха +25 "С.

При окончательном выборе селения проводов и кабелей из условия допустимого нагрева по соответствующим таблицам необходимо учитывать не только расчетный ток линии, но и способ прокладки ее, материал проводников и температуру окружающей среды.

Кабельные линии на напряжение выше 1000 В, выбранные по условиям допустимого нагрева длительным током, проверяют еще на нагрев токами короткого замыкания. В случае превышения температуры медных и алюминиевых жил кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ свыше 200 °С, а кабелей на напряжения 35 - 220 кВ свыше 125 °С сечение их соответственно увеличивают.

Сечение жил проводов и кабелей сетей внутреннего электроснабжения напряжением до 1000 В согласуют с коммутационными возможностями аппаратов защиты линий - плавких предохранителей и автоматических выключателей - так, чтобы оправдывалось неравенство Iд / Iз з, где kз - кратность допустимого длительного тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания аппарата защиты Iз (из ПУЭ). Несоблюдение приведенного неравенства вынуждает выбранное сечение жил соответственно увеличить.

Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения

Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения.

где U — напряжение источника электрической энергии, Uном - напряжение в месте присоединения приемника.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.

В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12.,.42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.

Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.

Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а - с одной нагрузкой на конце линии, б - с несколькими рапределенными нагрузками.

Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным током Ip и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:

где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, Pр — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.

Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами Ip1, Iр2, ..., Iр и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2, ..., cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2, ..., Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:

где Pрi активная мощность — расчетная i-й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.

Если расчетная относительная потеря напряжения dU получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.

При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряжения распределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.

Схемы включения равноудаленных светильников наружного освещения: а - правильная, б - неправильная

Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Выбор сечения проводов и кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения значительной протяженности, а также сетей, работающих с большим числом часов использования максимума нагрузки -Tmax > 4000 ч - должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока, устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, которое определяют так:

где Iр — расчетный ток линии без учета повышения нагрузки при авариях и ремонтах, Jэ — экономическая плотность тока из расчета окупаемости капитальных затрат в течение 8 - 10 лет.

Расчетное экономическое сечение округляют до ближайшего стандартного и, если оно окажется свыше 150 мм2, одну кабельную линию заменяют двумя или несколькими кабелями с суммарным сечением, соответствующим экономическому. Применять кабели с малоизменяющейся нагрузкой сечением менее 50 мм2 не рекомендуется.

Сечение кабелей и проводов напряжением до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки Tmax < 4000...5000 ч и все ответвления к приемникам того же напряжения, электрических сетей осветительных установок, временных сооружений и сооружении с малым сроком службы до 3 - 5 лет по экономической плотности тока не выбирают.

В трехфазных четырехпроходных сетях сечение нейтрального провода не рассчитывают, а принимают не менее 50% от сечения, выбранного для главных проводов, а в сетях, питающих газоразрядные лампы, вызывающие появление высших гармоник тока, такое же, как и главных проводов.

Как рассчитать необходимое сечение провода?

На этом примере мы вам поможем это сделать.

Пример: Необходимо подлючить электрическую плиту мощностью W = 5кВт . Тип кабеля используемый вами является медь. Нам необходимо расчитать какой ток будет протекать по этому кабелю по формуле : J=W / U где W - это мощность прибора, J - ток потребления прибора,U - напряжение питающее прибор. В итоге по формуле на прибор потребляет 5000Ватт / 220Вольт=22,72 Ампера. По таблице для медных типов жил смотрим размер сечения превышающее значение 22,72А для напряжение 220В это 27А, что указывает на сечение провода 2,5 квадрата(мм2)

Расшифровка маркировки кабеля и провода

1. Силовой кабель с ПВХ (виниловой) и резиновой изоляцией:

ВВГ, ВВГнг, ВВГнг-LS, АВВГ, АВВГнг, АВВГнг-LS, ВБбШв, ВБбШнг, ВБбШнг-LS, АВБбШв, АВБбШнг, АВБбШнг-LS,

КГ - кабель гибкий

А - (первая буква) алюминиевая жила, при ее отсутствии - жила медная по умолчанию.

В - (первая (при отсутствии А) буква) ПВХ изоляция

В - (вторая (при отсутствии А) буква) ПВХ оболочка

Г - отсутствие защитного покрова («голый»)

нг - не поддерживающий горения

LS - Low Smoke – с пониженным дымо- и газовыделение

Бб – бронированный покров из стальных лент

Шв - наружный покров из ПВХ шланга

2. Кабель с БПИ - кабель с изоляцией из пропитанной бумаги:

АСБ, АСБл, АСБ2л, ААБл, СБ, СБл, СБГ

А - (первая буква) алюминиевая жила, при ее отсутствии - жила медная по умолчанию.

АБ - алюминиевая броня

СБ - (первая или вторая (после А) буква) свинцовая броня

л - лавсановая лента

2л - двойная лавсановая лента

Г - отсутствие защитного покрова («голый»)

3. Контрольный кабель:

КВВГ, АКВВГ, КВВГнг, АКВВГнг, КВВГнг-LS, АКВВГнг-LS, КВВГэ, АКВВГэ, КВВГэнг-LS, АКВВГэнг-LS, КВБбШв, АКВБбШв, КВБбШнг, АКВБбШнг, КВБбШнг-LS, АКВБбШнг-LS

К - (первая или вторая (после А) буква) - кабель контрольный кроме КГ - кабель гибкий

Э - экран

4. Телефонный кабель:

ТПпП, ТпПэп, ТПпПз, ТПпэПз ТПпПБбШп, ТПпПзБбШп, ТПпэПзБбШп, ТСВ, ТСВнг

Т - телефонный кабель

П - полиэтиленовая изоляция

п - поясная изоляция - ленты полиамидные, полиэтиленовые, поливинилхлоридные или полиэтилентерефталатные

Э - экран

П - полиэтиленовая оболочка

З - гидрофобный заполнитель

Шп - наружный покров из полиэтиленового шланга

С - станционный кабель

5. Подвесные провода:

А - Алюминиевый голый провод

АС - Алюминиево-Стальной (чаще употребляется слово «сталеалюминиевый») голый провод

СИП - Самонесущий Изолированный Провод

6. Некоторые типы кабеля расшифровываются особым образом:

КСПВ - Кабели для Систем Передачи в Виниловой оболочке

КПСВВ - Кабели Пожарной Сигнализации, с Виниловой изоляцией, в Виниловой оболочке

КПСВЭВ - Кабели Пожарной Сигнализации, с Виниловой изоляцией, с Экраном, в Виниловой оболочке

ПНСВ - Провод Нагревательный, Стальная жила, Виниловая оболочка

ПВ-1, ПВ-3 - Провод с Виниловой изоляцией. 1, 3 - класс гибкости жилы (наиболее применимые классы гибкости жилы для данного типа провода, однако, могут применяться и другие).

ПВС - Провод в Виниловой оболочке Соединительный

ШВВП - Шнур с Виниловой изоляцией, в Виниловой оболочке, Плоский

ПУНП - Провод Универсальный Плоский

ПУГНП - Провод Универсальный Плоский Гибкий

7. Силовой кабель:

NYM, NHMH, NYY, NYCY, NYRGY

N - согласно VDE

Y - ПВХ

H - безгалогеновый ПВХ

M - монтажный кабель

C - медный экран

RG - броня

8. Кабель итальянского производства имеет специфические обозначения согласно CEI UNEL 35011: FROR

F - corda flessibile - гибкая жила

R - polivinilclorudo - PVC - ПВХ изоляция

O - anime riunite per cavo rotondo - круглый, не плоский кабель

R - polivinilclorudo - PVC - ПВХ оболочка

9. Контрольный кабель: YSLY, LiYCY

Y - ПВХ

SL - кабель контрольный

Li - многожильный проводник по VDE

10. Кабель передачи данных «витая пара»:

UTP, FTP, S-FTP, S-STP

U - unfoiled (нефольгированный, неэкранированный)

F - foiled (фольгированный, экранированный)

S - screened (экранированный медными проволоками)

S-F - общий экран из фольги + общий плетеный экран

S-S - экран каждой пары из фольги + общий плетеный экран

TP - twisted pair - витая пара

11. SAT - от англ. satellite - спутник - кабель для спутникового телевидения

12. Телефонный кабель и кабель для пожарной сигнализации: J-Y(St)Y, J-H(St)H

J- - инсталляционный, установочный кабель

Y - ПВХ

(St) - экран из фольги

13. Безгалогеновый огнестойкий кабель:

NHXHX FE 180, NHXCHX FE 180

N - согласно VDE

HX - сшитая резина

C - медный экран

FE 180 - кабель сохраняет свои свойства на протяжении определенного времени (в данном случае 180 минут) в открытом пламени, под напряжением

14. Провода монтажные: H05V-K, H07V-K, N07V-K

H - гармонизированный провод (одобрение HAR)

N - соответствие национальному стандарту

05 - номинальное напряжение 300/500 В

07 - номинальное напряжение 450/750 В

V - ПВХ изоляция

K - гибкая жила для стационарного монтажа

15. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена:

N - согласно VDE

Y - ПВХ

2Y - полиэтилен

2X - сшитый полиэтилен

S - медный экран

(F) - продольная герметизация

(FL) - продольная и поперечная герметизация

E - трехжильный кабель

R - броня из круглых стальных проволок

J - наличие желто-зеленой жилы

O - отсутствие желто-зеленой жилы