Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выбор сечения проводников в электрических сетях

Выбор сечения проводников в электрических сетях

Именно выбор, а не расчет, так как сечение проводника и его тип выбираются из стандартных значений при помощи справочной литературы и расчетов.

В общем виде порядок выбора сечения проводника можно определить следующим образом:

На страницах данного сайта речь идет о внутреннем электроснабжении, где преобладают распределительные групповые розеточные сети и сети освещения, поэтому выбор проводников для питающих линий мы рассматривать не будем.

Групповой линией называется электрическая сеть, питающая несколько однотипных потребителей и имеющая общий аппарат защиты. Ниже на рисунке 1 приведен пример групповой линии освещения.

1. Определяем тип и параметры линии

Исходя из требований нормативной документации, можно выделить несколько правил, следуя которым, легко определить, какой кабель нужен в конкретной ситуации.

Выбор материала проводника.
При монтаже капитальных строений для прокладки внутренних сетей допускается использование только кабелей с медными жилами (ПУЭ п. 7.1.34).

Выбор количества проводников в кабеле.
Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S (ПУЭ п. 7.1.13), поэтому все кабели питающие однофазные потребители должны содержать три проводника:
— фазный проводник
— нулевой рабочий проводник
— защитный (заземляющий проводник)

Кабели, питающие трехфазные потребители должны содержать пять проводников:
— фазные проводники (три штуки)
— нулевой рабочий проводник
— защитный (заземляющий проводник)

Исключением являются кабели, питающие трехфазные потребители без вывода для нулевого рабочего проводника (например асинхронный двигатель с к. з. ротором). В таких кабелях нулевой рабочий проводник может отсутствовать.

Выбор типа кабеля.
Из всего многообразия кабельной продукции, представленной на современном рынке, жестким требованиям электро и пожаробезопасности соответствуют только два типа кабелей: ВВГ и NYM. Более подробно с техническим циркуляром (№17/2007) по данной теме можно ознакомиться здесь.

Внутренние сети должны быть выполнены кабелем не распространяющим горение, то есть с индексом «НГ» (СП – 110 – 2003 п. 14.5). Кроме того, электропроводки в полостях над подвесными потолками и в пустотах перегородок, должны быть с пониженным дымовыделением, на что указывает индекс «LS».

2. Определяем мощность нагрузки.

Общая мощность нагрузки групповой линии определяется как сумма мощностей всех потребителей данной группы. То есть для расчета мощности групповой линии освещения или групповой розеточной линии необходимо просто сложить все мощности потребителей данной группы.

При проектировании электроснабжения жилых помещений мощности потребителей принимаются из проекта дизайна, паспортов электрооборудования, при отсутствии данных согласно таблицы 1

№ п/пПотребительМощность, кВт
1Розетка для неизвестного потребителя0,1
2Электроплита9,0 — 10,5
3Стиральная машина2,2
4Посудомоечная машина2,2
5Сауна4,0 — 12,0
6Джакузи с подогревом2,5
7Душевая кабина с подогревом3,0
8Водонагреватели накопительные1,5 — 2,0
9Водонагреватели проточные5,0 — 18,0
10Кондиционеры1,5
11Кухонные бытовые электроприборы4 – 5 кВт/квартиру
12Теплые полы0,1 кВт/кв. м.

При проектировании электроснабжения нежилых помещений мощности потребителей принимаются согласно проекта технологии производства (чертежи марки ТХ)

В расчетах используется полная потребляемая мощность, которая определяется как геометрическая сумма активной и реактивной мощности. Для расчета полной мощности используют COS f , который иногда называют коэффициентом мощности. COS f принимают из паспорта электрооборудования. При отсутствии данных из п. 6.12 СП 31-110-2003. Полная мощность рассчитывается следующим образом:

, где Р – мощность потребителя, Вт
Более подробно о расчете электрических нагрузок можно прочесть в инструкции по расчету нагрузок жилых зданий РМ-2696-01 и в своде правил СП 31-110-2003

3. Определяем ток линии.

4. Выбираем аппарат защиты.

В сетях напряжением менее 1000 В в качестве аппаратов защиты применяются автоматические выключатели (автоматы), предохранители и тепловые реле.

При внутреннем электроснабжении небольших жилых и нежилых помещений в основном применяют автоматы. Для линий, не содержащих электрические двигатели автоматы выбирают согласно условию:

, где I н.р. – номинальный ток расцепителя автомата
I дл. – длительный ток линии или просто ток линии (рассмотрен в пункте 3)

В нашем случае для упрощения можно принять то, что номинальный ток расцепителя равен номинальному току автомата.

Следует обратить внимание на номинальный ток подключаемого оборудования, номинал автомата не должен превышать номинальные токи оборудования. Например, преимущественно осветительное оборудование рассчитано на ток 10 А, соответственно автомат, защищающий такую группу должен иметь номинальный ток 10 А. Если ток данной групповой линии превышает 10 А, то такую линию необходимо разделить на две (если понадобится, то более) части.
Для розеток – 16 А.

5. Выбираем проводник.

Только после выполнения всех перечисленных пунктов, инженер будет обладать достаточными данными для выбора проводника рассчитываемой линии.
Сечение проводника выбирается исходя из совокупности нескольких условий, которые призваны обеспечить нормальный режим работы проводника и его изоляции.

В нашем случае актуальны следующие условия:

Выбор проводника по нагреву.
Данное условие учитывает нагрев проводника протекающим в нем током.
Сечение проводника выбираем по максимально возможному току линии, который равен номинальному току расцепителя автомата

и таблице соответствующей типу проводника главы 1.3 ПУЭ издание №6.
Для кабелей, указанных в пункте 1, актуальна таблица 1.3.6.

Выбор проводника по падению напряжения в линии.
Данное условие учитывает величину напряжения на зажимах потребителя, которая уменьшается в результате падения напряжения при загрузке данной линии. Согласно ГОСТ 13109-97 допустимое отклонение напряжения составляет +-5%. Однако, необходимо иметь ввиду, что 5% падение напряжение допускается на всем участке электроснабжения от трансформатора до потребителя. То есть если питающая линия здания обеспечивает падение напряжения 2%, то сети внутри здания не должны допускать падение напряжения более 3%.

Невыполнение этих требований приводит к следующим нежелательным эффектам при включении мощных потребителей:
— уменьшение яркости свечения ламп накаливания
— перебои в работе или невозможность запуска люминесцентных ламп
— перебои в работе или отключение электронной техники
— прочие неисправности потребителей, связанные с низким напряжением питающей сети

Падение напряжения в линии рассчитывается по формуле:

при преобразовании этой формулы к полной мощности трехфазного потребителя, получается следующее выражение:

В этом выражении первый множитель состоит из величин, постоянных для определенной марки провода и типа линии. Это значительно упрощает расчет величины падения напряжения.

Если расчетное падение напряжения в линии превышает 5%, то выбирается проводник большего сечения или линия делится на две (если понадобится, то более) части.

При выборе сечения необходимо учитывать требования к механической прочности проводника. Например, для внутренних сетей жилых зданий минимальное сечение проводников групповых линий составляет 1,5 кв. мм. (ПУЭ табл. 7.1.1)

Пример 1: На рис. 2 изображена групповая сеть освещения:

Пример расчета сечения кабеля.

Кабельная продукция сейчас представлена на рынке в широком ассортименте, поперечное сечение жил составляет от 0,35 мм.кв. и выше, в данной статье будет приведен пример расчета сечения кабеля.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Неправильный выбор сечения кабеля для бытовой проводки, может привести к таким результатам:

1. Погонный метр чересчур толстой жилы будет стоить дороже, что нанесет значительный «удар» по бюджету.

2. Жилы вскоре начнут нагреваться и будут плавить изоляцию, если будет выбран неподходящий диаметр проводника (меньший, чем необходимо) и это вскоре может привести к короткому замыканию или самовозгоранию электропроводки.

Чтобы не потратить средства впустую, необходимо перед началом монтажа электропроводки в квартире или доме, выполнить правильный расчет сечения кабеля в зависимости от силы тока, мощности и длины линии.

Расчет сечения кабеля по мощности электроприборов.

Каждый кабель имеет номинальную мощность, которую при работе электроприборов он способен выдержать. Когда мощность всех электроприборов в квартире будет превышать расчетный показатель проводника, то аварии в скором времени не избежать.

Рассчитать мощность электроприборов в квартире или доме можно самостоятельно, для этого необходимо выписать на лист бумаги характеристики каждого прибора отдельно (телевизора, пылесоса, плиты, светильников). Затем все полученные значения суммируются, а готовое число используется для выбора оптимального диаметра.

Формула расчета мощности имеет такой вид:

Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)*0.8 , где: P1..Pn–мощность каждого электроприбора, кВт

Стоит обратить внимание на то, что число, которое получилось нужно умножить на поправочный коэффициент – 0,8. Обозначает этот коэффициент то, что одновременно будет работать только 80% из всех электроприборов. Такой расчет будет более логичным, потому что, пылесос или фен, точно не будет находиться в использовании длительное время без перерыва.

Пример расчета сечения кабеля по мощности указан в таблицах:

Для проводника с алюминиевыми жилами.

Для проводника с медными жилами.

Как видно из таблиц, свои данные имеют значения для каждого определенного вида кабеля, потребуется лишь найти ближайшее из значений мощности и посмотреть соответствующее сечение жил.

На примере расчет сечения кабеля по мощности выглядит так:

Допустим, что в квартире суммарная мощность всех приборов составляет 13 кВт. Необходимо полученное значение умножить на коэффициент 0,8, в результате это даст 10,4 кВт действительной нагрузки. Затем подходящее значение нужно найти в колонке таблицы. Ближайшая цифра 10,1 при однофазной сети (220В напряжение) и при трехфазной сети цифра 10,5. Значит останавливаем выбор сечения при однофазной сети на 6-милимметровом проводнике или при трехфазной на 1,5-милимметровом.

Расчет сечения кабеля по токовой нагрузке.

Более точный расчет сечения кабеля по току, поэтому пользоваться им лучше всего. Суть расчета аналогична, но в данном случает необходимо только определить какая будет токовая нагрузка на электропроводку. Сначала нужно рассчитать по формулам силу тока для каждого из электроприборов.

Средняя мощность бытовых электроприборов

Пример отображения мощности электроприбора (в данном случае ЖК телевизор)

Для расчета необходимо воспользоваться такой формулой, если в квартире однофазная сеть:

I=P/(U×cosφ)

Когда же сеть трехфазная, то формула будет иметь такой вид:

I=P/(1,73×U×cosφ) , где P — электрическая мощность нагрузки, Вт;

  • U — фактическое напряжение в сети, В;
  • cosφ — коэффициент мощности.

Далее суммируются все токи и нужно выбрать сечение кабеля по току по табличным значениям.

Следует учесть, что значения табличных величин будут зависеть от условий прокладки проводника. Мощность и токовые нагрузки будут значительно большими при монтаже открытой электропроводки, чем если прокладка проводки будет в трубе.

Полученное суммарное значение токов для запаса рекомендуется умножить в 1,5 раза, ведь со временем в квартиру могут приобретаться более мощные электроприборы.

Расчет сечения кабеля по длине.

Также можно по длине рассчитать сечение кабеля. Суть таких вычислений заключается в том, каждый из проводников имеет свое сопротивление, которое способствует потерям тока с увеличением протяженности линии. Необходимо выбирать проводник с жилами покрупнее, если величина потерь превысит 5%.

Вычисления происходят следующим образом:

  • Рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов и сила тока.
  • Затем рассчитывается сопротивление электропроводки по формуле : удельное сопротивление проводника (p) * длину (в метрах).
  • Необходимо разделить получившееся значение на выбранное поперечное сечение кабеля:

R=(p*L)/S, где p — табличная величина

Следует обратить внимание на то, что должна длина прохождения тока умножаться в 2 раза, так как изначально ток идет по одной жиле, а назад возвращается по другой.

  • Производится расчет потери напряжения: сила тока умножается на рассчитанное сопротивление.
  • Далее определяется величина потерь: потери напряжения делятся на напряжение в сети и умножаются на 100%.
  • Анализируется итоговое число. Если полученное значение меньше 5%, то выбранное сечение жилы можно оставить, но если больше, то необходимо выбрать проводник более «толстый».
Читать еще:  Основные способы крепления кабель-канала к стене

Таблица удельных сопротивлений.

Обязательно нужно производить расчет с учетом потерь по длине, если протягивается линия на довольно протяженное расстояние, иначе существует высокая вероятность выбрать сечение кабеля неправильно.

Выбор сечений линий электропередачи

Основным принципом выбора при проектировании сечений проводов и кабелей линий электропередачи должен быть принцип экономической целесообразности варианта электрической сети, для сооружения которой эти линии предназначаются. Количественной характеристикой этого условия служит минимальное значение используемого экономического функционала на сооружение и эксплуатацию линии сети, выполненной выбранными проводами и кабелями [1] , [2] , [3] , [4] , [5] , [6] .

Ориентировочная пропускная способность линий электропередачи 110-1150 кВ [5]

Напряжение, кВСечение фазы ВОЛ, мм2Пропускная способность ВЛ, МВтДлина линии электропередачи, км
НатуральнаяПри плотности тока 0,9 А/мм2Предельная (КПД — 0,9)Средняя между двумя соседними ПС
11070-2403011-378025
150150-3006031-6325020
220240-40013574-123400100
3302х240-2х400360221-368700130
5003х330-3х500900630-10641 200280
7505х300-5х4002 1001500-20002 200300
1 1508х300-х5005 2004000-60003 000

Провода и кабели различаются материалом и номинальным сечением токоведущей части, поэтому при проектировании выбираются сечения проводов и кабелей, а также материал, из которого они должны быть выполнены.

Для воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше применяются сталеалюминевые провода марок АС, АСО, реже АСУ. Сети с меньшими номинальными напряжениями чаще выполняются алюминиевыми проводами. С учетом этих условий, отражающих имеющийся опыт проектирования, выбору подлежат лишь сечения проводов воздушных линий.

Согласно ПУЭ [7] выбор сечений линий электропередачи постоянного и переменного токов напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей выполняется на основе технико-экономических расчётов.

При проектировании кабельных линий электропередачи необходимо решать одновременно задачи выбора материала и сечения линии. В качестве материала токоведущей части кабелей могут использоваться алюминий и медь.

При выборе проводов и кабелей по условию экономической эффективности принимаются во внимание нормальные длительные рабочие режимы электрических сетей. Как правило, к таким режимам относятся нормальные режимы максимальных нагрузок, однако для отдельных линий максимальная длительная их загрузка может наступить в режиме минимальных нагрузок. Таким примером может быть режим работы линии связи между районом, характеризующимся избыточной генерацией и электростанциями с неизменными графиками работы, и остальной электрической системой. Очевидно, что по линии связи в режиме минимальных нагрузок передается большая мощность, чем в максимальном, такой режим является нормальным рабочим режимом и его следует принимать в качестве расчётного.

При выборе сечений проводов и кабелей приходится учитывать ограничения по нагреву и по потере напряжения. По условиям допустимого нагрева должны проверяться при проектировании сечения всех сетей независимо от их конструктивного выполнения и назначения [1] , [2] , [3] . Проверке подвергаются сечения, выбранные как по экономическому критерию, так и по другим условиям, например по критерию качества. При проверке по нагреву рассматриваются нормальные, ремонтные режимы или послеаварийные режимы, в которых по проектируемой линии длительно протекают наибольшие токи.

Требования поддерживать необходимый уровень напряжения на шинах потребителей влияют на выбор сечений проводов и кабелей, особенно эта проблема возникает в местных сетях при ограниченном применении устройств регулирования напряжения. Поэтому при выборе сечений проводов и кабелей местных сетей необходимо обеспечить такую максимальную потерю напряжения в них, чтобы она не превосходила допускаемого значения, что является условием обеспечения потребителей электроэнергией требуемого качества.

При проектировании районных электрчиеских сетей ограничение по потере напряжения не учитывается. Объясняется это прежде всего тем, что потребители электроэнергии связаны с линиями районной сети трансформаторами и автотрансформаторами, способными регулировать напряжение в распределительных сетях. Другой причиной является сравнительно малая зависимость потерь напряжения от сечений проводов в таких сетях, поскольку в сетях напряжением 35 кВ и выше потери напряжения определяются реактивными сопротивлениями, которые практически не зависят от сечений. Указанные причины позволяют при выборе сечений проводов линий районных сетей отказаться от учета ограничения, связанного с сохранением допустимой потери напряжения в сети.

В сетях 110 кВ и выше при проектировании передачи воздушными линиями принимаются во внимание другие ограничения. Одно из них определяется необходимостью предотвращения развития коронного разряда на проводах. Характеристики короны определяются величиной напряженности электрического поля на поверхности провода, которая при прочих равных условиях зависит от кривизны этой поверхности и, следовательно, от диаметра провода. При малых диаметрах напряженность электрического поля велика, увеличение диаметра может снизить величину этой напряженности до значений, при которых корона либо вообще не развивается, либо проявляется в незначительной степени.

В ПУЭ указаны минимально допустимые диаметры проводов воздушных линий, выполненных сплошными проводами [7] :

  • для линии напряжением 110 кВ — 11,3 мм;
  • для линий 150 кВ — 15,2 мм;
  • для линий 220 кВ — 21,6 мм.

Ограничение минимально допустимых диаметров сталеалюминиевых проводов воздушных линий сводится к ограничению минимальных сечений для различных классов номинальных напряжений:

  • для линии напряжением 110 кВ — АС‑70;
  • для линий 150 кВ — АС‑120;
  • для линий 220 кВ — АСО‑240.

Для линий 330, 500, 750 и 1150 кВ, выполняемых расщепленными проводами, правилами вводится требование обеспечить соответствующим выбором диаметра и числа проводов в фазе напряженность электрического поля, не превышающую 26 кВ/см.

Провода воздушных линий электрической сети испытывают значительные механические нагрузки. Уменьшение диаметра проводов сверх определенных значений может привести к их обрыву, поэтому вводится ограничение для диаметров проводов воздушных линий и по условию механической прочности.

Следует отметить, что для определения сечений по различным условиям можно использовать несколько методик, дающих один и тот же результат. Первая методика предполагает нахождение стандартного сечения по каждому условию и дальнейший выбор наибольшего из них. Вторая заключается в первоначальном выборе сечения проводника по одному, наиболее определяющему условию, например по экономическому критерию, и в дальнейшей проверке этого сечения по другим условиям, например по допустимой потере напряжения или по нагреву.

На практике обычно применяется более простая вторая методика. При её использовании важное значение имеет определение основного условия, в соответствии с которым первоначально выбирается сечение. Это условие зависит от характера сети и нагрузки и может быть различным для системообразующих, распределительных, городских, промышленных и сельских сетей.

В системообразующих и распределительных сетях 35 кВ и выше выбор сечений выполняется по условию экономичности, при этом ограничения по допустимым потерям напряжения и нагреву обычно заведомо выполняются.

Особенности выбора сечений в распределительных сетях 0,38–20 кВ обусловлены необходимостью одновременно учитывать при выборе сечений условия экономичности, допустимых потерь напряжения и нагрева.

С учетом опыта проектирования сечения в сетях 6–20 кВ определяются по экономической плотности тока, по допустимой потере напряжения и по допустимому нагреву. Сечения в сетях до 1 кВ определяются только по допустимой потере напряжения и по допустимому нагреву [1] , [2] , [3] , [5] .

Как выбрать сечение кабеля — советы проектировщика

В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой кабель необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов.

Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 – 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 – 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.

Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами

Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%.

Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице 1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.

Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника

По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.

Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное – за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.

Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника

Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).

Читать еще:  Установка телевизионного кабеля в квартире

Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника

Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.

Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.

Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза – ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при расчете линии на ток короткого замыкания берется максимальное значение.

В общее сопротивление цепи фаза – ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.

Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.

Полное сопротивление цепи фаза-ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.

Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза — ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С

В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВА и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 – 250 кВА, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 – 100 кВА, имеющие выходное сопротивление 0,65 – 0,25 Ом.

Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 – 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза – ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.

Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль «Вектор»

Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 – коэффициент запаса.

Следовательно, сопротивление цепи фаза – ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 – не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.

Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом – Rтп – Rпк = 1,19 – 0,1 – 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину – 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.

При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 – 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.

При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 – 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.

Как выбрать сечение кабеля

При прокладке электропроводки требуется знать, кабель с жилами какого сечения вам надо будет прокладывать. Выбор сечения кабеля можно делать либо по потребляемой мощности, либо по потребляемому току. Также учитывать надо длину кабеля и способ укладки.

Выбираем сечение кабеля по мощности

Подобрать сечение провода можно по мощности приборов, которые будут подключаться. Эти приборы называются нагрузкой и метод может еще называться «по нагрузке». Суть его от этого не меняется.

Выбор сечения кабеля зависит от мощности и силы тока

Собираем данные

Для начала находите в паспортных данных бытовой техники потребляемую мощность, выписываете ее на листочек. Если так проще, можно посмотреть на шильдиках — металлических пластинах или стикерах, закрепленных на корпусе техники и аппаратуры. Там есть основная информация и, чаще всего, присутствует мощность. Опознать ее проще всего по единицам измерения. Если изделие произведено в России, Белоруссии, Украине обычно стоит обозначение Вт или кВт, на оборудовании из Европы, Азии или Америки стоит обычно английское обозначение ваттов — W, а потребляемая мощность (нужна именно она) обозначается сокращением «TOT» или TOT MAX.

Пример шильдика с основной технической информацией. Нечто подобное есть на любой технике

Если и этот источник недоступен (информация затерлась, например, или вы только планируете приобрести технику, но еще не определились с моделью), можно взять среднестатистические данные. Для удобства они сведены в таблицу.

Таблица потребляемой мощности различных электроприборов

Находите ту технику, которую планируете ставить, выписываете мощность. Дана она порой с большим разбросом, так что иногда трудно понять, какую цифру брать. В данном случае, лучше брать по-максимуму. В результате при расчетах у вас будет несколько завышена мощность оборудования и потребуется кабель большего сечения. Но для вычисления сечения кабеля это хорошо. Горят только кабели с меньшим сечением, чем это необходимо. Трассы с большим сечением работают долго, так как греются меньше.

Суть метода

Чтобы подобрать сечение провода по нагрузке, складываете мощности приборов, которые будут подключаться к данному проводнику. При этом важно, чтобы все мощности были выражены в одинаковых единицах измерения — или в ваттах (Вт), или в киловаттах (кВт). Если есть разные значения, приводим их к единому результату. Для перевода киловатты умножают на 1000, и получают ватты. Например, переведем в ватты 1,5 кВт. Это будет 1,5 кВт * 1000 = 1500 Вт.

Если необходимо, можно провести обратное преобразование — ватты перевести в киловатты. Для это цифру в ваттах делим на 1000, получаем кВт. Например, 500 Вт / 1000 = 0,5 кВт.

Далее, собственно, начинается выбор сечения кабеля. Все очень просто — пользуемся таблицей.

Сечение кабеля, мм2Диаметр проводника, ммМедный проводАлюминиевый провод
Ток, АМощность, кВтТок, АМощность, кВт
220 В380 В220 В380 В
0,5 мм20,80 мм6 А1,3 кВт2,3 кВт
0,75 мм20,98 мм10 А2,2 кВт3,8 кВт
1,0 мм21,13 мм14 А3,1 кВт5,3 кВт
1,5 мм21,38 мм15 А3,3 кВт5,7 кВт10 А2,2 кВт3,8 кВт
2,0 мм21,60 мм19 А4,2 кВт7,2 кВт14 А3,1 кВт5,3 кВт
2,5 мм21,78 мм21 А4,6 кВт8,0 кВт16 А3,5 кВт6,1 кВт
4,0 мм22,26 мм27 А5,9 кВт10,3 кВт21 А4,6 кВт8,0 кВт
6,0 мм22,76 мм34 А7,5 кВт12,9 кВт26 А5,7 кВт9,9 кВт
10,0 мм23,57 мм50 А11,0 кВт19,0 кВт38 А8,4 кВт14,4 кВт
16,0 мм24,51 мм80 А17,6 кВт30,4 кВт55 А12,1 кВт20,9 кВт
25,0 мм25,64 мм100 А22,0 кВт38,0 кВт65 А14,3 кВт24,7 кВт

Чтобы найти нужное сечение кабеля в соответствующем столбике — 220 В или 380 В — находим цифру, которая равна или чуть больше посчитанной нами ранее мощности. Столбик выбираем исходя из того, сколько фаз в вашей сети. Однофазная — 220 В, трехфазная 380 В.

В найденной строчке смотрим значение в первом столбце. Это и будет требуемое сечение кабеля для данной нагрузки (потребляемой мощности приборов). Кабель с жилами такого сечения и надо будет искать.

Немного о том, медный провод использовать или алюминиевый. В большинстве случаев, при прокладке проводки в доме или квартире, используют кабели с медными жилами. Такие кабели дороже алюминиевых, но они более гибкие, имеют меньшее сечение, работать с ними проще. Но, медные кабели с большого сечения, ничуть не более гибкие чем алюминиевые. И при больших нагрузках — на вводе в дом, в квартиру при большой планируемой мощности (от 10 кВт и больше) целесообразнее использовать кабель с алюминиевыми проводниками — можно немного сэкономить.

Как рассчитать сечение кабеля по току

Можно подобрать сечение кабеля по току. В этом случае проводим ту же работу — собираем данные о подключаемой нагрузке, но ищем в характеристиках максимальный потребляемый ток. Собрав все значения, суммируем их. Затем пользуемся все той же таблицей. Только ищем ближайшее большее значение в столбике, подписанном «Ток». В той же строке смотрим сечение провода.

Например, надо подключить варочную панель с пиковым потреблением тока 16 А. Будем прокладывать медный кабель, потому смотрим в соответствующей колонке — третья слева. Так как нет значения ровно 16 А, смотрим в строчке 19 А — это ближайшее большее. Подходящее сечение 2,0 мм 2 . Это и будет минимальное значение сечения кабеля для данного случая.

При подключении мощных бытовых электроприборов от щитка тянут отдельную линию электропитания. В этом случае выбор сечения кабеля несколько проще — требуется только одно значение мощности или тока

Обращать внимание не строчку с чуть меньшим значением нельзя. В этом случае при максимальной нагрузке проводник будет сильно греться, что может привести к тому, что расплавится изоляция. Что может быть дальше? Может сработать автомат защиты, если он установлен. Это самый благоприятный вариант. Может выйти из строя бытовая техника или начаться пожар. Потому выбор сечения кабеля всегда делайте по большему значению. В этом случае можно будет позже установить оборудование даже немного больше по мощности или потребляемому току без переделки проводки.

Читать еще:  Силовые кабели

Расчет кабеля по мощности и длине

Если линия электропередачи длинная — несколько десятков или даже сотен метров — кроме нагрузки или потребляемого тока необходимо учитывать потери в самом кабеле. Обычно большие расстояния линий электропередачи при вводе электричества от столба в дом. Хоть все данные должны быть указаны в проекте, можно перестраховаться и проверить. Для этого надо знать выделенную мощность на дом и расстояние от столба до дома. Далее по таблице можно подобрать сечение провода с учетом потерь на длине.

Таблица определения сечения кабеля по мощности и длине

Вообще, при прокладке электропроводки, лучше всегда брать некоторый запас по сечению проводов. Во-первых, при большем сечении меньше будет греться проводник, а значит и изоляция. Во-вторых, в нашей жизни появляется все больше устройств, работающих от электричества. И никто не может дать гарантии, что через несколько лет вам не понадобиться поставить еще пару новых устройств в дополнение к старым. Если запас существует, их можно будет просто включить. Если его нет, придется мудрить — или менять проводку (снова) или следить за тем, чтобы не включались одновременно мощные электроприборы.

Открытая и закрытая прокладка проводов

Как все мы знаем, при прохождении тока по проводнику он нагревается. Чем больше ток, тем больше тепла выделяется. Но, при прохождении одного и того же тока, по проводникам, с разным сечением, количество выделяемого тепла изменяется: чем меньше сечение, тем больше выделяется тепла.

В связи с этим, при открытой прокладке проводников его сечение может быть меньше — он быстрее остывает, так как тепло передается воздуху. При этом проводник быстрее остывает, изоляция не испортится. При закрытой прокладке ситуация хуже — медленнее отводится тепло. Потому для закрытой прокладке — в кабель каналах, трубах, в стене — рекомендуют брать кабель большего сечения.

Выбор сечения кабеля с учетом типа его прокладки также можно провести при помощи таблицы. Принцип описывали раньше, ничего не изменяется. Просто учитывается еще один фактор.

Выбор сечения кабеля в зависимости от мощности и типа прокладки

И напоследок несколько практических советов. Отправляясь на рынок за кабелем, возьмите с собой штангенциркуль . Слишком часто заявленное сечение не совпадает с реальностью. Разница может быть в 30-40%, а это очень много. Чем вам это грозит? Выгоранием проводки со всеми вытекающими последствиями. Потому лучше прямо на месте проверять действительно ли у данного кабеля требуемое сечение жилы (диаметры и соответствующие сечения кабеля есть в таблице выше). А подробнее про определение сечения кабеля по его диаметру можно прочесть тут.

Выбор сечения проводников электрической сети

1.5 Выбор сечения проводников электрической сети

1.5.1 Расчет электрической сети 10 кВ

Линии электрических сетей по своему конструктивному исполнению должны отвечать определенным требованиям надежности, экономичности, безопасности и эксплуатационного удобства. Поэтому при выборе типов, конструктивных разновидностей и отдельных элементов линий, необходимо учитывать электрические параметры линий, условия окружающей среды, строительные условия, схему сети, динамику развития нагрузок и сети, а также экономические показатели.

В расчетах по определению мощности, передаваемой по участку распределительной сети, можно не учитывать потери в трансформаторах потребителей и в самой сети. При этом передаваемая мощность будет равна сумме нагрузок потребителей, питаемых по рассматриваемому участку.

Сечение проводника проверяется по следующим условиям:

— условие экономичной целесообразности;

— условие нагрева длительным рабочим током.

В распределительных сетях 10 кВ выбор сечения проводников производится по экономической плотности тока. Порядок расчета следующий: сначала определяется экономическая плотность тока jэк, А/мм 2 в зависимости от продолжительности наибольшей нагрузки.

Далее определяется расчетный ток по формуле, А:

, (1.11)

где Smax(уч) – максимальная полная мощность, распределенная по участкам, кВА; Uном – номинальное напряжение, кВ.

Экономическая площадь сечения проводов определяется в конце по формуле, мм 2 :

. (1.12)

Экономическая площадь сечения проводов в свою очередь сравнивается с исходными данными проводов, и выбирается ближайшее сечение. Составляем расчетную схему, приведенную на рисунке 1.2.

В качестве примера рассмотрим участок линии РТП‑220 – ТП‑2

Рисунок 1.2 – Расчетная схема РТП‑220

На этом участке установлены кабельные АПВГ‑120, АВВГ‑95, АБ‑320 и воздушная линия АС‑50. Поэтому необходимо проверить обе линии по экономическому сечению.

Определим расчетный ток по формуле (1.11):

А.

Затем определяем экономическую плотность тока jэк, А/мм 2 в зависимости от продолжительности наибольшей нагрузки, она равна jэк=1,4 А/мм 2 для кабельной линии и jэк=1,1 А/мм 2 для воздушной линии.

Окончательно определяем экономическую площадь сечения проводов по формуле (1.12): мм 2 .

Выбор сечения проводов для остальных участков понизительной подстанции сети сведем в таблицы 1.7.

Расчет сечения кабеля по мощности и току – Калькулятор

Расчет сечения кабеля по мощности нагрузки и длине с помощью калькулятора – расчет сечения кабеля по току онлайн, с помощью формул, таблиц.

Перемотайте вниз чтобы НАЧАТЬ (место для вашего контента)

С помощью нашего калькулятора вы можете выполнить расчет сечения кабеля по мощности (нагрузке) или току с учетом длины линии с минимальной погрешностью. В качестве основных показателей выступает материал проводника (медь, алюминий), напряжение (220 В / 380 В) и нагрузка/сила тока в цепи. Способ укладки кабеля влияет на сечение проводника – для закрытых кабелей требуется большее сечение, поскольку из-за ограниченного теплообмена металл нагревается сильнее. После проведения классического расчета по мощности/току, дополнительно проводится расчет по длине проводника – из получившейся пары значений выбирается наибольшее. Теоретическое обоснование расчета представлено ниже в виде формул и таблиц. Возможно вас заинтересует только калькулятор потерь напряжения.

Смежные нормативные документы:

  • ПУЭ-7 «Правила устройства электроустановок»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ Р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009 «Электроустановки низковольтные. Выбор и монтаж электрооборудования»
  • ГОСТ 31946-2012 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи»

ГОСТ 31947-2012 «Провода и кабели для электрических установок на номинальное напряжение до 450/750 В»

  • ГОСТ 6323-79 «Провода с поливинилхлоридной изоляцией для электрических установок»
  • ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ»
  • ГОСТ 433-73 «Кабели силовые с резиновой изоляцией»
  • Как рассчитать сечение кабеля по мощности?

    Первый шаг. Рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов, которые могут быть подключены к сети:

    • P1, P2 .. – мощность электроприборов, Вт;
    • Kс – коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех приборов), по умолчанию равен 1.

    Второй шаг. Затем определяется номинальная сила тока в цепи:

    I = Pсум / (U × cos ϕ)

    • Pсум – суммарная мощность электроприборов;
    • U – напряжение в сети;
    • cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

    Третий шаг. На последнем этапе используются таблицы, согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

    Таблица сечения медного кабеля по току по ПУЭ-7

    Сечение проводника, мм 2Ток, А, для проводов, проложенных
    открытов одной трубе
    двух одножильныхтрех одножильныхчетырех одножильныходного двухжильногоодного трехжильного
    0.511
    0.7515
    1171615141514
    1.2201816151614.5
    1.5231917161815
    2262422202319
    2.5302725252521
    3343228262824
    4413835303227
    5464239343731
    6504642404034
    8625451464843
    10807060505550
    161008580758070
    251401151009010085
    35170135125115125100
    50215185170150160135
    70270225210185195175
    95330275255225245215
    120385315290260295250
    150440360330
    185510
    240605
    300695
    400830

    Таблица сечения алюминиевого кабеля по току по ПУЭ-7

    Сечение проводника, мм 2Ток, А, для проводов, проложенных
    открытов одной трубе
    двух одножильныхтрех одножильныхчетырех одножильныходногодвухжильногоодного трехжильного
    2211918151714
    2.5242019191916
    3272422212218
    4322828232521
    5363230272824
    6393632303126
    8464340373832
    10605047394238
    16756060556055
    251058580707565
    3513010095859575
    50165140130120125105
    70210175165140150135
    95255215200175190165
    120295245220200230190
    150340275255
    185390
    240465
    300535
    400645

    В правилах устройства электроустановок 7-го издания нет таблиц сечения кабеля по мощности, имеются только данные по силе тока. Поэтому рассчитывая сечения по таблицам нагрузки в интернете, вы рискуете получить неверные результат.

    Выбор сечения кабеля по силе тока

    Первый шаг. Расчет проводится абсолютно аналогичным образом, то есть сначала рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов, которые могут быть подключены к сети:

    • P1, P2 .. – мощность электроприборов, Вт;
    • Kс – коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех приборов), по умолчанию равен 1.

    Второй шаг. Затем определяется номинальная сила тока в цепи:

    I = Pсум / (U × cos ϕ)

    • Pсум – суммарная мощность электроприборов;
    • U – напряжение в сети;
    • cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

    Третий шаг. На последнем этапе используются те же таблицы, согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок), которые расположены выше.

    Расчет сечения кабеля по длине

    Первый шаг. Сначала определяется номинальная сила тока в цепи:

    I = Pсум / (U × cos ϕ)

    • Pсум – суммарная мощность электроприборов;
    • U – напряжение в сети;
    • cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

    Второй шаг. Затем рассчитываются сопротивление проводника:

    • dU – потери напряжения, не более 5% (0.05);
    • I – сила тока.

    Третий шаг. Выполняется расчет сечения токопроводящей жилы по формуле:

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector