Перетин проводів і кабелів визначають, виходячи з допустимого нагріву з урахуванням нормального і аварійного режимів, а також нерівномірного розподілу струмів між окремими лініями, оскільки нагрівання змінює фізичні властивості провідника, підвищує його опір, збільшує даремний витрата електричної енергії на нагрів струмопровідних частин і скорочує термін служби ізоляції. Надмірний нагрів небезпечний для ізоляції і контактних з'єднань і може призвести до пожежі і вибуху.
Вибір перетину кабелю і проводу по нагріванню
Вибір перетину з умов допустимого нагріву зводиться до користування відповідними таблицями тривало допустимих струмових навантажень I д при яких токопроводящі е жили нагріваються до гранично допустимої температури, встановленої практики так, щоб попередити передчасний знос ізоляції, гарантувати надійний контакт в місцях з'єднання провідників і усунути різні аварійні ситуації, що спостерігається при I д ≥ Ip, Ip - розрахунковий струм навантаження.
Періодичні навантаження повторно-короткочасного режиму при виборі перетину кабелю перераховують на наведений тривалий струм
де Iпв - ток повторно-короткочасного режиму приймача з тривалістю включення ПВ.
При виборі перерізу проводів і кабелів слід мати на увазі, що при однаковій температурі нагріву допустима щільність струму струмопровідних жил більшого перетину повинна бути менше, так як збільшення перетину їх відбувається в більшій мірі, ніж зростає охолоджуюча поверхню (дивіться рис. 1). З цієї причини часто з метою економії кольорових металів замість одного кабелю більшого перетину вибирають два або кілька кабелів меншого перетину.
Рис 1. Графік залежності допустимої щільності струму від переріз мідних жил відкрито прокладеного трьохжильного кабелю на напругу 6 кВ з паперовою просоченою ізоляцією, нагрітих струмом до температури + 65 ° С при температурі повітря +25 "С.
Кабельні лінії на напругу понад 1000 В, обрані за умовами допустимого нагріву тривалим струмом, перевіряють ще на нагрів струмами короткого замикання. У разі перевищення температури мідних і алюмінієвих жил кабелів з паперовою просоченою ізоляцією напругою до 10 кВ понад 200 ° С, а кабелів на напруги 35 - 220 кВ понад 125 ° С перетин їх відповідно збільшують.
Переріз жил проводів і кабелів мереж внутрішнього електропостачання напругою до 1000 В узгодять з комутаційними можливостями апаратів захисту ліній - плавких запобіжників і автоматичних вимикачів - так, щоб виправдовувалося нерівність I д / I з з, де k з - кратність допустимого тривалого струму провідника по відношенню до номінальному струму або струму спрацьовування апарату захисту I з (з ПУЕ). Недотримання наведеного нерівності змушує вибраного перетин жив відповідно збільшити.
Вибір перетину кабелів і проводів по втраті напруги
Перетин кабелів і проводів, вибране з умов нагрівання і узгоджене про комутаційними можливостями апаратів захисту, потрібно перевіряти на відносну лінійну втрату напруги.
де U - напруга джерела електричної енергії, Uном - напруга в місці приєднання приймача.
Допустиме відхилення напруги на затискачах двигунів від номінального не повинно перевищувати ± 5%, а в окремих випадках воно може досягати +10%.
В освітлювальних мережах зниження напруги у найбільш віддалених ламп внутрішнього робочого освітлення і прожекторних установок зовнішнього освітлення не повинно перевищувати 2,5% номінального напруги ламп, у ламп зовнішнього і аварійного освітлення - 5%, а в мережах напругою 12. 42 У - 10%. Більше зниження напруги призводить до суттєвого зменшення освітленості робочих місць, викликає зниження продуктивності праці і може привести до умов, при яких запалення газорозрядних ламп не гарантоване. Найбільша напруга на лампах, як правило, не повинно перевищувати 105% його номінального значення.
Підвищення напруги мереж внутрішнього електропостачання вище передбаченого нормами не допустимо, тому що воно призводить до істотного збільшення витрат електричної енергії, скорочення терміну служби силового і освітлювального електроустаткування, а іноді до зниження якості продукції, що випускається.
Мал. 2. Розрахунок втрати напруги в трифазній трехпроходних лінії при виборі перетину кабелів і проводів: а - з одним навантаженням на кінці лінії, б - з декількома рапределеніе навантаженнями.
Перевірку перетину провідників трифазного трехпроводной лінії з одним навантаженням в кінці її (рис. 2, а), що характеризується розрахунковим струмом I p і коефіцієнтом потужності cos фі на відносну лінійну втрату напруги, виконують так:
де Uном - номінальна лінійна напруга мережі, В, Ro і Хо - відповідно активне і індуктивний опір одного кілометра лінії, вибирається з довідкових таблиць, Ом / км, P р - розрахункова активна потужність навантаження, кВт, L - довжина лінії, км.
Для неразветвленной магістральної трифазної трехпроводной лінії постійного перетину, що несе розподілені уздовж неї навантаження з розрахунковими струмами I p 1. I р 2. I р і відповідними коефіцієнтами потужності cos фі1, cos фі2. cos фі, віддаленими від джерела живлення на відстані L1, L2. Ln (рис. 2, б), відносна лінійна втрата напруги до найбільш віддаленого приймача:
де P р i активна потужність - розрахункова i -й навантаження, віддаленої від джерела живлення на відстань L.
Якщо розрахункова відносна втрата напруги d U вийде вище допустимої нормами, доводиться вибраного перетин збільшити з тим, щоб забезпечити нормоване значення цієї величини.
При невеликих перетинах проводів і кабелів індуктивним опором Хо можна знехтувати, що істотно спрощує відповідні обчислення. в трифазних трипровідних розподільних мережах зовнішнього освітлення відрізняються значною протяжністю, слід звертати увагу на правильне включення рівновіддалених світильників, бо в іншому випадку втрати напруги розподіляються за фазами нерівномірно і можуть досягти декількох десятків відсотків по відношенню до номінальної напруги.
Схеми включення рівновіддалених світильників зовнішнього освітлення: а - правильна, б - неправильна
Вибір перетину кабелю з економічної щільності струму
Вибір перерізу проводів та кабелів без урахування економічних факторів може призвести до значних втрат електричної енергії в лініях і суттєвого зростання експлуатаційних витрат. З цієї причини перетин провідників електричних мереж внутрішнього електропостачання значної протяжності, а також мереж, що працюють з великим числом годин використання максимуму навантаження - Tmax> 4000 год - має бути не менше відповідає рекомендованої економічної щільності струму. встановлює оптимальне співвідношення між капітальними витратами і експлуатаційними витратами, яке визначають так:
де I р - розрахунковий струм лінії без урахування підвищення навантаження при аваріях і ремонтах, J е - економічна щільність струму з розрахунку окупності капітальних витрат протягом 8 - 10 років.
Перетин кабелів і проводів напругою до 1000 В при числі годин використання максимуму навантаження Tmax