Выбор сечений проводов и кабелей по условию нагрева

Расчет проводов по нагреву ведут в основном для сетей, прокладываемых внутри помещений.

2.5.1. Расчет внутренних проводов, защищенных плавкими
предохранителями

Расчет сети следует начинать с выбора плавких вставок предохранителей или автоматов. Плавкие вставки предохранителей для отдельных ответвлений выбирают по двум условиям:

I_в > I_p;

где I_в, I_р – соответственно ток плавкой вставки и рабочий ток, А; I_max – максимальный ток, обусловленный чаще всего запуском асинхронных двигателей; α – коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя, для легких условий – α = 2,5; для тяжелых – α = 1,6…2,0.

Для сетей, питающих группу потребителей, токи вставки должны отвечать трем условиям:

1.

где m – коэффициент одновременности, при n < 3m = 1, при n > 3, 0 < m > 1.

2.

где I_пуск – пусковой ток двигателя.

3. Условие селективности, в соответствии с которым номинальный ток плавкой вставки каждого следующего предохранителя (по направлению к источнику) должен быть на одну ступень больше предыдущего (по гостированному ряду для плавких вставок). По большему из этих расчетных значений тока выбирают номинальный ток плавкой вставки.

Допустимые токи провода, выбираемого по нагреву, рассчитывают в зависимости от того, необходимо ли сети защищать только от коротких замыканий или, кроме того, от перегрузок.

Если сеть защищается от коротких замыканий и от перегрузок, то расчетный допустимый ток равен I_доп > 1,25I_н.в, а для кабелей с бумажной изоляцией I_доп > I_н.в, где I_н.в – номинальный ток плавкой вставки.

Согласно ПУЭ, от коротких замыканий и перегрузок нужно защищать:

любые сети во взрыво- и пожароопасных помещениях;

осветительные сети в жилых, общественных, торговых и служебно-бытовых промышленных помещениях;

сети с проводами с горючей изоляцией (ПР и АПР), проложенные открыто.

Во всех остальных случаях (кабели или провода в защищенных оболочках или в трубах в промышленных помещениях нормального типа) требуется защита только от коротких замыканий. При защите только от коротких замыканий I_{доп.расч} > 0,33I_н.в, однако всегда I_доп > I_р.

По значениям допустимых расчетных токов из приложений 16–22 определяют ближайшее значение допустимого тока и соответствующее сечение провода или кабеля. По формуле (33) проверяют выбранный провод по температурному коэффициенту:

I_табл = I_{доп. таблКt}, (33)

где К_t – температурный коэффициент (приложение 29).

Задача 2.13

Выбрать сечения проводов к двигателям и освещению по условиям нагрева. Вся проводка находится в пожароопасном помещении (рис. 2.11).

Линия ТП-РЩI выполнена кабелем с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами, проложенными в канале при t° = 15 °С. Вся остальная проводка выполнена проводом ПР в водогазопроводных трубах в помещении t° = 30 °С. На участке ТП-РЩI коэффициент одновременности m = 0,9; коэффициент α для всех двигателей равен 2,5. Номинальное напряжение 380 В. Параметры двигателей и освещения приведены в табл. 2.2.

Рис. 2.11. Схема сети 0,38 кВ.

Таблица 2.2

Исходные параметры двигателей и осветительной линии

Выбираем сечения проводов марки ПР по допустимому нагреву для питания электродвигателей. Номинальный ток двигателя Д1:

А.

Рабочий ток I_р = I_нК_з = 39,7 ∙ 0,9 = 35,8 А.

Пусковой ток: I_max = I_нК_n = 39,7 ∙ 2,5 = 99,25 А.

Находим ток плавкой вставки I_в > I_р; I_в > 39,7 А.

А.

По приложению 30а I_н.в = 45 А (предохранитель типа НПН-60).

Тогда сечение проводов находим из условия:

I_доп > 1,25I_н.в; I_доп > 1,25 ∙ 45 = 56,25 А

По приложению 23 находим F = 10 мм² (три одножильных провода, проложенных в трубе) с I_{доп. табл} = 60 А.

К_t = 0,94 (приложение 29) I_табл = I_{доп.табл}K_t = 60 ∙ 0,94 = 56,4 А, что больше I_{доп.расч} = 56,25 А.

Аналогично проводится расчет участков сети, питающих двигатели Д2, Д3, Д4 (рис. 2.11), данные расчета сведены в табл. 2.3.

Выбираем сечения проводов для питания освещения:

А;

I_в > 15,2; I_н.в. = 20 А; I_доп = 1,25 ∙ 20 = 25 А.

С учетом температурного коэффициента выбираем четыре провода каждый сечением 4 мм² с ._{доп.табл} = 30 А;

I_{доп. табл} = I_{доп.табл}К_t = 30 ∙ 0,94 = 28,2 > I_доп.

Для линии РЩ1-РЩ2:

I_раб = I_рД2 + I_рД3 + I_рД4 = 16,9 + 27,6 + 17,9 = 62,4 А;

Таблица 2.3

Результаты расчета сети 0,38 кВ

А, I_в > 62,4 А; I_н.в = 80 А.

I_доп = 1,25 ∙ 80 = 100 А.

С учетом температурного коэффициента принимаем сечение 16 мм².

I_{доп.табл} = 125 А; I_{доп.табл}K_t = 125 ∙ 0,94 = 117,5 > I_{доп.расч}

(три одножильных провода в одной трубе).

Для линии ТП-РЩ1. Кабель продолжен в канале m = 0,9;

I_раб = 0,9 (16,9 + 27,6 + 17,9 + 35,8 + 15,2) = 102,1 А;

I_max = I_пускД1 + m(I_рД2 + I_рД3 + I_рД4 + I_рЛ =
= 99,25 + 0,9 ∙ (16,9 + 27,6 + 15,2) = 169,1 А

А;

I_в > 102,1 А; I_н.в = 160 А – из условия селективности принимаем на ступень больше.

По приложению 27 выбираем четырехжильный кабель сечением алюминиевых жил 50 мм² с I_{доп.табл} = 165 А. Результаты расчетов занесены в табл. 2.3.