Hur man väljer en kabelsektion - designertips

Artikeln tar hänsyn till de viktigaste kriterierna för att välja en kabelsektion, ger exempel på beräkningar.

På marknader kan du ofta se handskrivna tecken som anger vilka kabel måste köpas av köparen beroende på den förväntade belastningsströmmen. Tro inte på dessa tecken, eftersom de vilseleder dig. Kabeltvärsnittet väljs inte bara genom driftström, utan också av flera parametrar.

Först måste man komma ihåg att kabelkärnorna värms upp flera tiotals grader vid användning av en kabel till gränsen för dess kapacitet. De aktuella värdena som visas i figur 1 föreslår uppvärmning av kabelkärnorna till 65 grader vid en omgivningstemperatur på 25 grader. Om flera kablar läggs i ett rör eller bricka, på grund av deras ömsesidiga uppvärmning (varje kabel värmer upp alla andra kablar), reduceras den maximalt tillåtna strömmen med 10 - 30 procent.

Dessutom minskar den maximala möjliga strömmen vid förhöjda omgivningstemperaturer. Därför används kablar i ett gruppnätverk (ett nätverk från skärmar till fixturer, stickkontakt och andra elektriska mottagare) vanligtvis vid strömmar som inte överstiger 0,6 - 0,7 från värdena som visas i figur 1.

Fig. 1. Tillåten kontinuerlig ström av kablar med kopparledare

På grundval av detta är den utbredda användningen av effektbrytare med en nominell ström av 25A för att skydda utloppsnät belagda med kablar med kopparledare med ett tvärsnitt på 2,5 mm2 en fara. Tabeller för att minska koefficienter beroende på temperaturen och antalet kablar i ett fack finns i Elinstallationsreglerna (PUE).

Ytterligare begränsningar uppstår när kabeln är lång. Samtidigt kan spänningsförluster i kabeln nå oacceptabla värden. Som regel är kablarnas maximala förluster högst 5%. Förluster är inte svåra att beräkna om du känner till resistansvärdet för kabelkärnorna och den uppskattade lastströmmen. Men vanligtvis används för beräkning av förluster tabeller över beroenden av förluster i ögonblicket för lastning. Lastmomentet beräknas som produkten av kabellängden i meter och effekt i kilowatt.

Uppgifterna för att beräkna förluster vid en enfasspänning på 220 V visas i tabell1. Till exempel, för en kabel med kopparledare med ett tvärsnitt på 2,5 mm2 med en kabellängd på 30 meter och en lasteffekt på 3 kW, är lastmomentet 30x3 = 90, och förlusten blir 3%. Om det beräknade värdet på förlusterna överstiger 5%, är det nödvändigt att välja en kabel med ett större tvärsnitt.

Tabell 1. Lastmomentet, kW x m, för kopparledare i en tvåtrådsledning vid en spänning på 220 V för en given sektion av ledaren

Enligt tabell 2 kan du bestämma förlusten i en trefaslinje. Jämförelse av tabellerna 1 och 2 kan det noteras att i en trefaslinje med kopparledare med ett tvärsnitt av 2,5 mm2 motsvarar en förlust på 3% ett sex gånger större lastmoment.

En tredubbla ökning av lastmomentet uppstår på grund av fördelningen av lastkraften i tre faser, och en dubbel ökning på grund av att strömmen i den neutrala ledaren är noll i ett trefasnät med en symmetrisk belastning (identiska strömmar i fasledare). Med obalanserad belastning ökar förlusterna i kabeln, vilket måste beaktas när du väljer kabelsektionen.

Tabell 2. Lastmomentet, kW x m, för kopparledare i en trefas fyrtrådsledning med nollspänning 380/220 V för en given sektion av ledaren (för att förstora tabellen, klicka på figuren)

Förluster i kabeln påverkas starkt vid användning av lågspänning, till exempel halogenlampor. Detta är förståeligt: ​​om 3 volt tappar på fas och neutrala ledare, då vid en spänning på 220 V kommer vi sannolikt inte att märka detta, och vid en spänning på 12 V kommer spänningen på lampan att sjunka med hälften till 6 V.Det är därför transformatorer för att driva halogenlampor måste föras så nära lamporna som möjligt. Till exempel, med en kabellängd på 4,5 meter med ett tvärsnitt på 2,5 mm2 och en last på 0,1 kW (två lampor på 50 W vardera), är lastmomentet 0,45, vilket motsvarar en förlust på 5% (tabell 3).

Tabell 3. Lastmomentet, kW x m, för kopparledare i en tvåtrådsledning vid en spänning på 12 V för en given sektion av ledaren

Ovanstående tabeller tar inte hänsyn till ökningen i ledarnas motstånd från uppvärmning på grund av strömmen genom dem. Därför, om kabeln används vid strömmar på 0,5 eller mer av den maximala tillåtna kabelströmmen för en given sektion, måste en ändring göras. I det enklaste fallet, om du räknar med att få förluster på högst 5%, beräkna tvärsnittet baserat på förlusterna på 4%. Förluster kan också öka med ett stort antal kabelledaranslutningar.

Kablar med aluminiumledare har ett motstånd på 1,7 gånger större jämfört med kablar med respektive kopparledare, och förlusterna i dem är 1,7 gånger större.

Den andra begränsande faktorn för stora kabellängder är överskottet av det tillåtna värdet för fas-nollkretsmotståndet. För att skydda kablar mot överbelastning och kortslutningar använder du som regel brytare med en kombinerad frigöring. Sådana omkopplare har termiska och elektromagnetiska frisättningar.

Den elektromagnetiska frigöringen tillhandahåller omedelbar (tiondelar och till och med hundratals sekund) avstängning av nätverkets nöddel under en kortslutning. Till exempel har en brytare märkt C25 en termisk frigöring av 25 A och en elektromagnetisk frigöring av 250A. Strömbrytare i grupp "C" har en mångfald av brytström för den elektromagnetiska frisättningen till termisk från 5 till 10. Men vid beräkning av linjen för kortslutningsström det maximala värdet tas.

Det allmänna motståndet för fas-nollkretsen inkluderar: motståndet för den avstängande transformatorn i transformatorstationen, kabelns motstånd från transformatorstationen till ingångsfördelningsanordningen (ASU) i byggnaden, motståndet för kabeln lagd från ASU till omkopplaren (RU) och kabelmotståndet i själva grupplinjen, vars tvärsnitt är nödvändigt att bestämma.

Om linjen har ett stort antal kabelledaranslutningar, till exempel en grupplinje med ett stort antal fixturer anslutna med en slinga, måste kontaktanslutningens motstånd också beaktas. För mycket exakta beräkningar beaktas ljusbågens motstånd på felplatsen.

Impedansen för fas-nollkretsen för fyrtrådiga kablar visas i tabell 4. Tabellen tar hänsyn till motståndet för både fas- och neutralledare. Resistensvärden anges vid en kabeltemperatur på 65 grader. Tabellen är också giltig för tvåtrådiga linjer.

Tabell 4. Det totala motståndet för fas-nollkretsen för 4-kärnkablar, Ohm / km vid en kärntemperatur på 65^omC

I stads transformatorstationer installeras som regel transformatorer med en kapacitet på 630 kV. Och mer, med en utgångsimpedans Rtp på mindre än 0,1 Ohm. På landsbygden kan transformatorer på 160 - 250 kV användas. Och med en utgångsmotstånd i storleksordningen 0,15 Ohm och till och med transformatorer vid 40 - 100 kV. Och med en utgångsimpedans på 0,65 - 0,25 Ohm.

Strömförsörjningskablar från stads transformatorstationer till husets ASG används vanligtvis med aluminiumledare med ett tvärsnitt av fasledare på minst 70 - 120 mm2. När längden på dessa linjer är mindre än 200 meter kan motståndet för fas-nollkretsen på matningskabeln (Rpc) tas lika med 0,3 Ohm. För en mer exakt beräkning måste du veta kabelns längd och tvärsnitt eller mäta detta motstånd. Ett av instrumenten för sådana mätningar (vektorinstrumentet) visas i fig. 2.

Fig. 2. Enheten för att mäta resistansen för fas-nollkretsen "Vector"

Ledningens motstånd måste vara sådan att strömmen i kretsen garanteras överskrida den elektromagnetiska frigöringens driftström.Följaktligen för kortslutningsströmmen C25 bör kortslutningsströmmen i linjen överstiga 1,15 × 10 × 25 = 287 A, här är 1.15 säkerhetsfaktorn. Därför bör kretsmotståndet fas-noll för C25-brytaren inte vara mer än 220V / 287A = 0,76 Ohm. Följaktligen bör kretsmotståndet för en effektbrytare C16 inte överstiga 220V / 1,15x160A = 1,19 Ohms och för en strömbrytare C10 - inte mer än 220V / 1,15x100 = 1,91 Ohms.

Således, för en urban hyreshus, tar Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 Ohm vid användning av en kabel med kopparledare med ett tvärsnitt på 2,5 mm2 skyddad av en C16 effektbrytare i utloppsnätet, kabelns Rgr (fas- och neutralledare) ska inte överstiga Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 ohm. Enligt tabell 4 finner vi dess längd - 0,79 / 17,46 = 0,045 km, eller 45 meter. För de flesta lägenheter är denna längd tillräckligt.

Vid användning av en C25-brytare för att skydda en kabel med ett tvärsnitt på 2,5 mm2 bör kretsmotståndet vara mindre än 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, vilket motsvarar en maximal kabellängd på 0,36 / 17,46 = 0,02 km, eller 20 meter.

När vi använder en C10-brytare för att skydda en gruppbelysningslinje tillverkad av en kabel med 1,5 mm2 kopparledare, får vi det maximala tillåtna kabelmotståndet på 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohm, vilket motsvarar en maximal kabellängd på 1,51 / 29, 1 = 0,052 km eller 52 meter. Om du skyddar en sådan linje med en C16-brytare, blir den maximala linjelängden 0,79 / 29,1 = 0,027 km eller 27 meter.

Se även:Varför utförs mätningar av fas-noll-slingmotstånd av proffs och inte hackare

Victor Ch