Выбор сечения кабелей
Чтобы электрический кабель не нагревался при эксплуатации выше установленной нормы, необходимо правильно выбрать сечение его жил. Выбор сечения жил осуществляется исходя из требуемого максимального рабочего тока, температуры окружающей среды, способа прокладки и длины кабеля.
При проектировании электроустановок для определения требуемого сечения жил кабелей в зависимости от заданного допустимого длительного тока пользуются специально рассчитанными для этого таблицами. Такие таблицы составляют исходя из нагрева жил кабелей до определенной температуры при заданной температуре окружающей среды. В соответствие с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) для кабелей, проложенных в воздухе, температуру окружающей среды принимают +25 градусов, а проложенных в земле +15 градусов. При этом предполагается нагрев жил кабелей до +65 градусов при прохождении по ним допустимого длительного тока (для некоторых типов кабелей таблицы допустимых длительных токов рассчитывают исходя из нагрева жил до других температур, но, как правило, не выше +80 градусов).
Если предполагается эксплуатация кабеля при других температурах окружающей среды, то каждому сечению кабеля будет соответствовать другая величина допустимого длительного тока, которую можно определить при помощи таблицы поправок.
При прокладке нескольких кабелей в трубе или коробе длительно допустимый ток в каждом кабеле снижается за счет взаимного нагрева кабелей. Для определения допустимого длительного тока в этом случае пользуются таблицами снижающих коэффициентов.
От длины кабеля зависят потери в нем и сопротивление цепи фаза - ноль.
Знание величины сопротивления цепи фаза – ноль позволяет выполнить расчет тока короткого замыкания в линии, что необходимо для проверки согласования параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты. Проверка необходима для того, что бы убедиться, что ток короткого замыкания при повреждении линии окажется значительно больше порога срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. В противном случае время отключения аварийного участка сети в значительной степени увеличивается. В этом случае ток короткого замыкания приводит к недопустимому перегреву кабелей и их воспламенению.
В Таблице 1 даны зависимости допустимых длительных токов для кабелей с медными жилами в зависимости от сечения жил.
Таблица 1
|
Сечение медной токопроводящей жилы, мм2 |
Ток, А, для кабелей, при: |
|||
|
однофазной нагрузке |
трехфазной нагрузке |
|||
|
при прокладке: |
при прокладке: |
|||
|
в воздухе |
в земле |
в воздухе |
в земле |
|
|
1,5 |
19 |
33 |
19 |
27 |
|
2,5 |
27 |
44 |
25 |
38 |
|
4 |
38 |
55 |
35 |
49 |
|
6 |
50 |
70 |
42 |
60 |
|
10 |
70 |
105 |
55 |
90 |
|
16 |
90 |
135 |
75 |
115 |
|
25 |
115 |
175 |
95 |
150 |
|
35 |
140 |
210 |
120 |
180 |
|
50 |
175 |
265 |
145 |
225 |
|
70 |
215 |
320 |
180 |
275 |
|
95 |
260 |
385 |
220 |
330 |
|
120 |
300 |
445 |
260 |
385 |
|
150 |
350 |
505 |
305 |
435 |
|
185 |
405 |
570 |
350 |
500 |
|
Температура окружающей среды +25 градусов для воздуха и +15 градусов для земли. Указанные величины токов предполагают нагрев жил до + 65 градусов. |
||||
В таблице 1 при однофазной нагрузке кабель содержит три жилы: фазную, рабочего нуля и защитного заземления. Трехфазный кабель может быть как с нулевой жилой, так и без нее.
В таблице 2 даны поправки на температуру окружающей среды.
Таблица 2
|
Условная температура окружающей среды, º С |
Нормированная температура жил, º С |
Поправочные коэффициенты на токи при расчетной температуре среды |
|||||||||||
|
-5 и ниже |
0 |
+5 |
+10 |
+15 |
+20 |
+25 |
+30 |
+35 |
+40 |
+45 |
+50 |
||
|
15 (земля) |
65 |
1,18 |
1,14 |
1,10 |
1,05 |
1,00 |
0,95 |
0,89 |
0,84 |
0,77 |
0,71 |
0,63 |
0,55 |
|
25 (воздух) |
65 |
1,32 |
1,27 |
1,22 |
1,17 |
1,12 |
1,06 |
1,00 |
0,94 |
0,87 |
0,79 |
0,71 |
0,61 |
Величину тока, полученного по Таблице 1 необходимо умножить на температурную поправку из Таблицы 2. Например, при температуре воздуха +40 градусов однофазный кабель с медными жилами сечением 2,5 кв. миллиметров способен длительно выдерживать ток 27Ах0,79=21,33 А.
В Таблице 3 даны снижающие коэффициенты на количество кабелей в трубе или коробе.
Таблица 3
|
Количество кабелей в коробе |
Снижающий коэффициент (электроприемники с коэффициентом использования до 0, 7) |
|
4 и менее |
1,0 |
|
5-6 |
0,85 |
|
7-9 |
0,75 |
|
10-11 |
0,7 |
|
12-14 |
0,65 |
|
15-18 |
0,6 |
Величину тока из Таблицы 1 так же необходимо умножить на поправку из Таблицы 3. Например, при прокладке десяти кабелей с медными жилами в коробе (кабели проложены пучком и отсутствует плотное прилегание кабелей между собой по всей длине) снижающий коэффициент равен 0,7. Если, как и в первом примере, максимально – возможная температура окружающей среды равна +40 градусов, то для десяти однофазных кабелей сечением 2,5 кв. миллиметров, проложенных в коробе, максимальный допустимый ток составит 27Ах0,79х0,7=14,9 А.
При плотном прилегании кабелей друг к другу, например при однослойной прокладке, снижение допустимого тока может быть еще большим.
Сейчас на рынках можно купить кабели некоторых изготовителей, сечение у которых на 10 – 20 % ниже номинального. Допустимый длительный ток у них существенно меньше расчетного.
Как видно из приведенных примеров, если не учитывать поправки на температуру окружающей среды и на количество кабелей в трубе или коробе, то возможна значительная перегрузка кабелей излишне большим током, что может вызвать их перегрев и стать причиной пожара.
В Таблице 4 даны зависимости допустимых длительных токов для кабелей с алюминиевыми жилами в зависимости от сечения. Кабели с алюминиевыми жилами сечением 10 и менее кв. миллиметров в настоящее время рекомендовано не использовать, поэтому они из таблицы убраны.
Таблица 4
|
Сечение алюминиевой токопроводящей жилы, мм2 |
Ток, А, для кабелей, при: |
|||
|
однофазной нагрузке |
трехфазной нагрузке (кабель без нулевой жилы) |
|||
|
при прокладке: |
при прокладке: |
|||
|
в воздухе |
в земле |
в воздухе |
в земле |
|
|
16 |
70 |
105 |
60 |
90 |
|
25 |
90 |
135 |
75 |
115 |
|
35 |
105 |
160 |
90 |
140 |
|
50 |
135 |
205 |
110 |
175 |
|
70 |
165 |
245 |
140 |
210 |
|
95 |
200 |
295 |
170 |
255 |
|
120 |
230 |
340 |
200 |
295 |
|
150 |
270 |
390 |
235 |
335 |
|
185 |
310 |
440 |
270 |
385 |
|
Температура окружающей среды +25 градусов для воздуха и +15 градусов для земли. Указанные величины токов предполагают нагрев жил до + 65 градусов. |
||||
В таблице 4 при однофазной нагрузке кабель содержит три жилы: фазную, рабочего нуля и защитного заземления. Токи для трехфазных кабелей с нулевой жилой выбираем из таблицы с коэффициентом 0, 92.
Поправки на температуру окружающей среды можно взять из Таблицы 2, а снижающие коэффициенты на количество проложенных кабелей в трубе или коробе из Таблицы 3.
При больших длинах кабелей необходимо выполнять расчеты потерь в кабеле и
сопротивление цепи фаза - ноль .
23 февраля 2013 г.