Kaapelin ja langan poikkileikkauksen valinta: lämmittämällä, virralla, jännitehäviöllä

Johtojen ja kaapeleiden poikkileikkaus määritetään sallitun lämmityksen perusteella ottaen huomioon normaalit ja hätätilat sekä virtojen epätasainen jakautuminen yksittäisten linjojen välillä, koska lämmitys muuttaa johtimen fysikaalisia ominaisuuksia, lisää sen vastusta, lisää johtoa. turha sähköenergian kulutus johtavien osien lämmittämiseen ja eristeen käyttöiän lyhentämiseen. Liiallinen lämpö on vaarallista eristykselle ja koskettimille ja voi aiheuttaa tulipalon ja räjähdyksen.

Kaapelin valinta ja lämmityslangan poikkileikkaus

Poikkileikkauksen valinta sallitun lämmityksen ehdoista rajoittuu asiaankuuluvien pitkäaikaisten sallittujen virtakuormien Id taulukoiden käyttöön, joissa johtimet lämmitetään käytännössä asetettuun sallittuun enimmäislämpötilaan ennenaikaisen toiminnan estämiseksi. eristyksen kuluminen, jotta varmistetaan luotettava kosketus johtimen liitäntäpisteissä ja estetään erilaiset hätätilanteet, joita esiintyy Id ≥ Ip, Ip — nimelliskuormitusvirta.

Kaapelin poikkileikkauksen valinnassa esiintyvät ajoittaiset kuormitukset lasketaan uudelleen pienennetyksi jatkuvaksi virraksi

jossa Ipv on vastaanottimen off-tilan virta PV-aktivoinnin keston kanssa.

Johtojen ja kaapeleiden poikkipinta-alaa valittaessa tulee ottaa huomioon, että samassa lämmityslämpötilassa suuremman poikkileikkauksen omaavien johtavien johtojen sallitun virrantiheyden tulisi olla pienempi, koska niiden poikkipinta kasvaa enemmän - suuri jäähdytyspinnan kasvuaste (katso riisi. 1). Tästä syystä ei-rautametallien säästämiseksi valitaan usein yhden poikkileikkaukseltaan suuremman kaapelin sijaan kaksi tai useampia pienempiä poikkileikkauksellisia johtoja.

Kuva 1. Kaavio sallitun virrantiheyden riippuvuudesta kuparijohtimien poikkileikkauksesta kolminapaisessa ulkokaapelissa jännitteellä 6 kV, kyllästetyllä paperieristeellä, lämmitetty virralla + 65 °C lämpötilaan ilman lämpötila +25 °C.

Lopullisessa johtojen ja kaapeleiden valinnassa sallitusta lämmityksestä asianmukaisten taulukoiden mukaan on otettava huomioon paitsi johdon arvioitu virta, myös sen asennustapa, johtojen materiaali ja ympäristön lämpötila.

Yli 1000 V:n jännitteiden kaapelilinjojen, jotka on valittu sallitun pitkävirtalämmityksen ehtojen mukaan, lämmitys tarkistetaan myös oikosulkuvirroilla. Jos kaapeleiden, joissa on kyllästetty paperieriste, joiden jännite on enintään 10 kV, kupari- ja alumiinijohtimien lämpötila ylittää 200 ° C ja kaapeleiden, joiden jännite on 35-220 kV, yli 125 ° C, niiden poikkileikkaus kasvaa vastaavasti.

Enintään 1000 V:n jännitteisten sisäisten sähköverkkojen johtojen ja kaapeleiden poikkileikkaus on koordinoitu lineaaristen suojalaitteiden — sulakkeiden ja katkaisijoiden — kytkentäominaisuuksien kanssa, joten epätasa-arvo on perusteltua Azd / Azc h, jossa kz — kerrannainen johtimen sallitusta pitkäkestoisesta virrasta nimellisvirtaan tai suojalaitteen Azs virtaan (alkaen PUE). Jos yllä olevaa epäyhtälöä ei täyty, valittua pääosuutta on kasvatettava vastaavasti.

Kaapeleiden ja johtojen poikkileikkauksen valinta jännitehäviötä varten

Lämmitysolosuhteiden mukaan valittujen kaapeleiden ja johtimien poikkileikkaus, joka vastaa suojalaitteiden kytkentäkykyä, on tarkastettava suhteellisen lineaarisen jännitehäviön kanssa.

missä U on sähköenergian lähteen jännite, Unom on jännite vastaanottimen liitäntäpisteessä.

Moottorin liitinjännitteen sallittu poikkeama nimellisjännitteestä ei saa ylittää ± 5%, ja joissain tapauksissa se voi olla + 10%.

Valaistusverkoissa jännitehäviö kaukaisimmissa sisäisen työvalaistuksen lampuissa ja ulkovalaistuksen projektoriasennuksissa ei saa ylittää 2,5 % lamppujen nimellisjännitteestä, ulko- ja hätävalaistuksen lampuissa 5 % ja verkoissa, joissa on jännite 12.,. 42 V - 10 %. Suurempi jännitteen aleneminen heikentää merkittävästi työpaikkojen valaistusta, aiheuttaa työn tuottavuuden laskua ja voi johtaa olosuhteisiin, joissa kaasupurkauslamppujen syttymistä ei voida taata. Lamppujen korkein jännite ei yleensä saa ylittää 105% sen nimellisarvosta.

Sisäisten tehonsyöttöverkkojen jännitteen nostaminen yli normeissa säädetyn ei ole sallittua, koska se johtaa merkittävään sähköenergian kulutuksen kasvuun, virransyötön ja sähkövalaistuksen käyttöiän lyhenemiseen. laitteiden ja joskus tuotteiden laadun heikkenemiseen.

Riisi. 2. Jännitehäviön laskenta kolmivaiheisessa kolmitielinjassa kaapeleiden ja johtojen poikkileikkauksen valinnassa: a-yhdellä kuormalla johdon päässä, b- useilla hajautetuilla kuormilla.

Tarkista kolmivaiheisen kolmijohdinlinjan johtimien poikkileikkaus, jossa on yksi kuorma sen päässä (kuva 2, a), jolle on tunnusomaista nimellisvirta Azp ja tehokerroin cos phi suhteelliselle lineaariselle jännitehäviölle. seuraavasti:

missä Unom on verkon nimellisjännite, V, Ro ja Xo ovat aktiiviset ja induktiiviset resistanssit linjan kilometrillä, valittuna vertailutaulukoista, ohm / km, Pp on kuorman laskettu pätöteho , kW; L on viivan pituus, km.

Haaroittamattomalle kolmivaiheiselle kolmijohtimiselle päälinjalle, jonka poikkileikkaus on vakio ja joka kantaa sitä pitkin jaetut kuormat nimellisvirroilla Azstr1, AzR2, ..., Azr ja vastaavilla tehokertoimilla cos phi1, cos phi2, ..., cos phi kaukana virtalähteestä etäisyyksillä L1, L2, …, Ln (kuva 2, b), suhteellinen lineaarinen jännitehäviö kauimpana vastaanottimessa:

missä PRi aktiivinen teho — laskettu i:s kuorma, joka on kaukana virtalähteestä etäisyydellä L.

Jos laskettu suhteellinen jännitehäviö dU on suurempi kuin sallitut normit, on tarpeen kasvattaa valittua osaa tämän arvon normalisoidun arvon varmistamiseksi.

Pienillä johtojen ja kaapelien poikkileikkauksilla induktiivinen vastus Xo voidaan jättää huomiotta, mikä yksinkertaistaa huomattavasti vastaavia laskelmia. kolmivaiheisissa kolmijohtimisissa ulkovalaistuksen jakeluverkoissa, jotka eroavat toisistaan ​​merkittävästi pituudeltaan, on kiinnitettävä huomiota tasaetäisyydellä olevien valaisimien oikeaan sisällyttämiseen, koska muuten jännitehäviö jakautuvat epätasaisesti vaiheiden kesken ja voivat nousta useisiin kymmeniin prosenttiin nimellisjännitteeseen verrattuna.

Kaaviot tasaetäisyydellä olevien valaisimien kytkemiseksi päälle ulkovalaistukseen: a — oikein, b — väärin

Kaapelin poikkileikkauksen valinta taloudellisen virrantiheyden mukaan

Johtojen ja kaapeleiden poikkileikkauksen valinta taloudellisia tekijöitä huomioimatta voi johtaa merkittäviin sähköenergiahäviöihin linjoissa ja merkittävään käyttökustannusten nousuun.Tästä syystä sähköverkkojen johtimien poikkileikkauksen, jossa sisäinen tehonsyöttö on huomattavan pitkä, sekä verkkojen, jotka toimivat suurella käyttötuntimäärällä maksimikuormalla -Tmax > 4000 h - tulee olla vastuussa vähintään suositeltu taloudellinen virrantiheys, joka määrittää optimaalisen pääomakustannusten ja käyttökustannusten välisen suhteen, joka määritellään seuraavasti:

jossa Azr — johdon nimellisvirta, ottamatta huomioon kuormituksen kasvua vaurioiden ja korjausten yhteydessä, Jd — taloudellinen virrantiheys, joka perustuu pääomakustannusten takaisinmaksuun 8-10 vuoden kuluessa.

Odotettu taloudellinen poikkileikkaus pyöristettynä lähimpään standardiin ja jos se osoittautuu yli 150 mm2, korvataan yksi kaapelilinja kahdella tai useammalla kaapelilla, joiden kokonaispoikkileikkaus vastaa taloudellista poikkileikkausta. Käytä vähän vaihtuvia kaapeleita, joiden poikkileikkaus on alle 50 mm2 Ei suositella.

Kaapeleiden ja johtojen poikkileikkaus, joiden jännite on enintään 1000 V käyttötuntien lukumäärällä maksimikuormalla Tmax <4000 … 5000 h ja kaikki haarat saman jännitteen vastaanottimiin, valaistuslaitteistojen sähköverkot, väliaikaiset rakenteet ja rakenteita, joiden käyttöikä on lyhyt, jopa 3-5 vuotta, ei valita taloudellisen virrantiheyden mukaan.

Kolmivaiheisissa nelipäästöverkoissa nollajohtimen poikkipinta-alaa ei lasketa, vaan otetaan vähintään 50 % pääjohtimille valitusta poikkileikkauksesta ja kaasupurkauslamppuja syöttävissä verkoissa, jotka aiheuttavat korkeamman virran harmonisten esiintyminen, sama kuin pääjohtimissa.