Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву.
Ответ:При прохождении тока (I) в проводнике с активным сопротивлением R,согласно закону Джоуля-Ленца, за время t выделяется тепловая энергия Qкоторая расходуется на нагревание его. Как только температура проводника (тэтта) превысит температуру окружающей среды часть теплоты будет отдаваться в окружающую среду. Через время (3…4)Т0 (рис. 4.1) температура проводника достигнет установившегося значения (тэтта), при котором вся выделяющаяся теплота отдается проводником в окружающую среду. Это состояние называется тепловым равновесием.Нагрев проводника может изменять его физические свойства. Чрезмерный нагрев опасен для изоляции, вызывает перегрев контактных соединений, что может привести к пожару или взрыву. Каждому значению тока, длительно проходящего по проводнику при заданных условиях охлаждения, соответствует определенное значение температуры нагрева проводника. Максимальная температура проводника, при которой изоляция проводника сохраняет диалектические свойства и обеспечивается надежная работа контактов, называется предельно допустимой, а наибольший ток, соответствующий этой температуре, называется длительно допустимым током по нагреву. Установлены три вида допустимых температур проводников: – длительно допустимый нагрев жил проводника по нормам в зависимости от типа изоляции и напряжения); – кратковременно допустимый нагрев при перегрузках (75 в зависимости от типа изоляции и напряжения); – максимально допустимое превышение температуры жил проводника над температурой среды при токах КЗ в зависимости от типа изоляции, материала проводника и напряжения). Установлена также температура окружающей среды по нормам – прокладка проводов, кабелей и шин в воздухе внутри и вне помещений вт.ч. прокладка кабелей в каналах и туннелях; – прокладка кабелей в земле - траншеях, воде. Уравнение теплового боланса для проводника, обтекаемого током при превышении температуры жил по нормам имеет вид: где К - коэффициент теплоотдачи, F - поверхность охлаждения провода, см2. Тогда длительно допустимый ток по нагреву определится по выражению: Таким образом, при заданных температурных условиях нагрузочная способность проводника возрастает с увеличением его поверхности F, коэффициента теплоотдачи К и с уменьшением его сопротивления. Для практических расчетов пользуются готовыми таблицами длительно допустимых токов по нагреву проводов и кабелей из различных материалов при различных условиях прокладки. Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравнивается расчетный (Iр) и допустимый Iдоп токи для проводника (проводов, кабелей и шин) принятой марки и условий его прокладки. При этом должно соблюдаться соотношение:
где Кп - поправочный коэффициент, корректирующий допустимый ток на условия прокладки проводов и кабелей, зависящий от температуры земли и воздуха (табл.1.3.3 ПУЭ); Iр – расчетный ток длительного режима работы; Iр =iн – для одиночного электроприемника длительного режима работы (iн – номинальный ток); Iр = iпв ПВ/0,875 – для электроприемника с повторно-кратковременным (ПКР) или кратковременным (КР) режимах работы с общей длительностью цикла до 10мин и длительностью рабочего периода не более 4мин (ПВ ≤ 0,4), а также для КР длительностью включения не более 4мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды для медных проводников сечением более 6мм2, а для алюминиевых проводников более 10мм2. При длительности включения более 4мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует принимать, как для установок с длительным режимом работы;
0,875 – коэффициент запаса; ПВ – продолжительность включения в о.е.; iпв – номинальный ток электроприемника ПКР работы; Iр = Sр/3Uн – расчетный ток группы электроприемников.
Во взрывоопасных помещениях сечения проводников для ответвлений к асинхронным электродвигателям с короткозамкнутым ротором принимаются исходя из следующих условий:
. (4.4)
Для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками для их длительно допустимых токов вводятся снижающие коэффициенты кп1 = 0,6 – 0,85 в зависимости от количества проложенных рядом проводов или кабелей (1.3.10,1.3.11 ПУЭ):
. (4.5)
При выборе снижающих коэффициентов контрольные и резервные кабели и провода не учитываются. Длительно допустимые токи кабелей с бумажной изоляцией, проложенные в траншее корректируются поправочными коэффициентами, учитывающими удельное сопротивление земли (к2) (табл. 1.3.23 ПУЭ) и совместное количество работающих кабелей (к3) (табл. 1.3.26 ПУЭ): . (4.6)
На период ликвидации послеаварийного режима продолжительностью не более 6 ч в сутки в течении 5 суток допускается перегрузка для кабелей (к.ав): с полиэтиленовой изоляцией до 10% номинальной нагрузки; с поливинилхлоридной до 15%; с бумажной изоляцией до 25% (1.3.6 ПУЭ):
. (4.7)
Выбранные проводники согласовываются с их защитным аппаратом в соответствии с условием:
, (4.8)
где кз – кратность длительно допустимого тока провода или кабеля по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата, коэффициент защиты (табл. 4.1); Iз – номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата.
Таблица 4.1 Минимально допустимые значения коэффициента защиты кз
Ток защиты | Коэффициенты защиты | |||
сетей, для которых защита от перегрузки обязательна | сетей, не требующих защиты от перегрузки (требуется только защита от токов КЗ) | |||
Проводники с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляций | Кабеля с бумажной изоляцией и с изоляцией из вулканизированного полиэтилена | |||
Взрыво- и пожароопасные производственные, служебно-бытовые помещения(осветительные сети) независимо от рода проводника | Невзрыво- и непожароопасные помещения, например, провода АПР, ПР на роликах и изоляторах | |||
Iном. вст. Iуст. э. о. Iном. р. нр. Iсраб. рег. | 1,25 1,25 | 0,8 | 0,33 0,22 0,8 |
Примечания: Iном. вст. – номинальный ток плавкой вставки; Iуст. э. о. – ток уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно расцепитель (отсечку); Iном. р. нр. – номинальный ток расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки); Iсраб. рег. – ток трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой. Наличие аппаратов защиты с завышенными значениями Iз не является обоснованием для увеличения сечения проводников, выбранных по длительному расчетному току. Если условие (4.8) не выполняется: допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем это требуется по расчетному току (3.1.13 ПУЭ); необходимо проверить надежность срабатывания защиты при КЗ по условиям (Гл 4.7); принимаются аппараты защиты с другими характеристиками.
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 603;