Розрахунок перерізу токоведущей жили кабелю

При проектуванні систем електропостачання споживачів обов’язково повинен розглядатися питання вибору перерізу струмопровідного кабелю.
Дане питання висвітлено в розділі 1.3 Правил Улаштування Електроустановок 7 в редакції (ПУЕ).
Перерізу всіх ізольованих і неізольованих провідників вибираються по трьом умовам:

1) за умовою допустимого нагрівання;
2) за економічним критерієм;
3) за умов допустимості коронування провідника.

Перевірка за умовою допустимого нагрівання

Протікаючи по струмопровідній жилі кабелю, електричний струм викликає її нагрівання, що кількісно характеризується законом Джоуля — Ленца. Нагрівання залежить від величини електричного струму та активної складової опору провідника.

Опір кабелю в свою чергу визначається площею перерізу, властивостями матеріалу і його довжиною. Відповідно, чим більше діаметр, тим менше буде опір і навпаки.
Переріз струмопровідних жил кабелів вибираються так, що б забезпечувати допустимий нагрів провідника для всіх режимів роботи електричної мережі.

Електричний струм визначається за такими формулами:
I=P*Ки/Ucos? – для однофазної мережі;
I=P/?3Ucos? – для трифазної мережі,
де P – це сумарна величина підключеної навантаження;
U – це рівень напруги мережі;
Кі – коефіцієнт одночасності, який характеризує ймовірність одночасного включення в мережу повної величини навантаження (зазвичай приймається 0,75);
cos? – коефіцієнт потужності, що характеризує частку активної навантаження у вузлі.

При отриманні значення електричного струму слід приступити до вибору перерізу кабельної жили, виходячи з її характеристик і величини розрахункового струму. Для кожного кабелю в залежності від виду його ізоляції, місця прокладання та кількості струмопровідних жил є власні таблиці перерізів.

Необхідно приділити увагу режимам роботи постачає електроприймачів, так як при повторно-короткочасних і короткочасних режимах роботи, а так само при перевищенні певних значень перерізів (мідь – 6 мм; алюміній – 10 мм) струм повинен бути помножений на поправочний коефіцієнт (0,875/?Тпв, де Тпв – відношення тривалості включення до тривалості всього циклу). Аналогічно справа йде з температурою, для неї так само є свої поправочні коефіцієнти.

Таблиці для вибору перерізу в залежності від виду ізоляції, розрахункового електричного струму провідника і поправочних коефіцієнтів приведені в розділі 1.3 ПУЕ 7.

Вибір провідників економічного критерію

Очевидно, що збільшення перерізу провідника веде до збільшення надійності електропостачання, але неминуче призводить до збільшення витрат матеріалу, а значить і його вартості.

Розрахунок перерізу токоведущей жили кабелю

Тому всі перерізу повинні вибиратися з точки зору допустимості витрат. Перевірка здійснюється по наступній формулі:
S=I/Jэк,
де I – це струм, що протікає по провіднику в годину, що відповідає максимуму навантаження;
Jэк – нормоване значення економічної щільності струму, вибирається зі стандартного ряду.

Розрахунок перерізу токоведущей жили кабелю

Отримане в даному розрахунку переріз повинно бути округлене до найближчого більшого значення. Розрахунок проводиться тільки для робочого струму, його збільшення у ремонтних і післяаварійних схемах не враховується. Так само варто врахувати, що у разі, коли максимум навантаження відзначається під час нічного провалу графіка споживання енергосистеми, то економічна щільність збільшується на 40%, що пов’язано зі значною дешевизною електроенергії в даний період доби. Окремому розгляду піддаються провідники з великою кількістю відгалужень, сільських ліній і ліній, що живлять велику кількість однотипних електроприймачів.

Перевірка провідника за умовами корони і радіоперешкод

Всі провідники, напруга яких перевищує 35кВ, повинні перевірятися на коронирование, а так само на можливість утворення перешкод при коронировании. Характеристикою перевірки служить напруженість електричного поля у провіднику. Вона не повинна перевищувати 0,9 від величини початкової напруженості.

У висновку слід зазначити, що під час прокладання одного кабелю через ділянки з різними температурними показниками та іншими характеристиками грунту слід спиратися на гірші умови. За винятком тих випадків, коли для цих ділянок застосовуються кабелі різних перерізів і способів прокладання та ізоляції.

Дана стаття носить строго ознайомлювальний характер та буде корисна учням перших курсів, інженерам на початку кар’єри і людям, зацікавленим в отриманні додаткових знань. Для спеціалістів, чия діяльність пов’язана з безпосереднім проектуванням електричних мереж, краще буде звернутися до першоджерела.

Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками