Selectie van kabel- en draaddoorsnede: door verwarming, door stroom, door spanningsverlies

Dwarsdoorsnede van draden en kabels wordt bepaald op basis van toegestane verwarming, rekening houdend met normale en noodmodi, evenals de ongelijke verdeling van stromen tussen individuele lijnen, aangezien verwarming de fysieke eigenschappen van de draad verandert, de weerstand verhoogt, de nutteloos verbruik van elektrische energie om geleidende delen te verwarmen en de levensduur van de isolatie te verkorten. Overmatige hitte is gevaarlijk voor de isolatie en contactverbindingen en kan leiden tot brand en explosie.

Selectie van kabel en doorsnede van verwarmingsdraad

De selectie van de doorsnede uit de voorwaarden van toegestane verwarming wordt beperkt tot het gebruik van de relevante tabellen met toelaatbare stroombelastingen op lange termijn Id, waarin de geleiders worden verwarmd tot de maximaal toelaatbare temperatuur die door de praktijk is vastgesteld om voortijdig te voorkomen slijtage van de isolatie, om betrouwbaar contact op de verbindingspunten van de draad te garanderen en om verschillende noodsituaties te elimineren die optreden bij Id ≥ Ip, Ip — nominale belastingsstroom.

Intermitterende intermitterende belastingen bij het selecteren van een kabeldoorsnede worden herberekend naar een gereduceerde continue stroom

waarbij Ipv de uit-modusstroom van de ontvanger is met de duur van de PV-activering.

Bij het kiezen van de doorsnede van draden en kabels moet er rekening mee worden gehouden dat bij dezelfde verwarmingstemperatuur de toegestane stroomdichtheid van geleidende draden met een grotere doorsnede kleiner moet zijn, aangezien hun doorsnede toeneemt tot meer - groot de groeigraad van het koeloppervlak (zie rijst. 1). Om deze reden wordt, om non-ferrometalen te sparen, in plaats van één kabel met een grotere doorsnede vaak gekozen voor twee of meer kabels met een kleinere doorsnede.

Figuur 1. Grafiek van de afhankelijkheid van de toegestane stroomdichtheid van de doorsnede van koperen geleiders in een drieaderige buitenkabel voor een spanning van 6 kV met geïmpregneerde papierisolatie, verwarmd door stroom tot een temperatuur van + 65 ° C bij een luchttemperatuur van +25°C.

Bij de uiteindelijke selectie van draden en kabels uit de staat van toegestane verwarming volgens de relevante tabellen, moet niet alleen rekening worden gehouden met de geschatte stroom van de lijn, maar ook met de wijze van leggen, het materiaal van de draden en de omgevingstemperatuur.

Kabellijnen voor spanningen boven 1000 V, geselecteerd volgens de voorwaarden van toegestane langstroomverwarming, worden ook gecontroleerd op verwarming door kortsluitstromen. In het geval dat de temperatuur van koperen en aluminium geleiders van kabels met geïmpregneerde papierisolatie met spanning tot 10 kV hoger is dan 200 ° C en kabels voor spanning 35-220 kV boven 125 ° C, neemt hun doorsnede dienovereenkomstig toe.

De dwarsdoorsnede van draden en kabels van interne stroomnetwerken met een spanning tot 1000 V wordt gecoördineerd met de schakelmogelijkheden van lineaire beveiligingsapparaten - zekeringen en stroomonderbrekers - dus de ongelijkheid is gerechtvaardigd Azd / Azc h, waar kz - de veelvoud van de toegestane langdurige stroom van de draad tot de nominale stroom of de stroom van het beveiligingsapparaat Azs (vanaf PUE). Als niet aan de bovenstaande ongelijkheid wordt voldaan, moet de geselecteerde hoofdsectie dienovereenkomstig worden vergroot.

Selectie van de doorsnede van kabels en draden voor spanningsverlies

De doorsnede van de kabels en geleiders geselecteerd door de verwarmingsomstandigheden en in overeenstemming met de schakelmogelijkheden van de beveiligingsinrichtingen relatief lineair spanningsverlies moet worden gecontroleerd.

waar U de spanning van de elektrische energiebron is, is Unom de spanning op het aansluitpunt van de ontvanger.

De toegestane afwijking van de motorklemspanning van de nominale spanning mag niet groter zijn dan ± 5%, en in sommige gevallen kan deze oplopen tot + 10%.

In verlichtingsnetwerken mag de spanningsval voor de verste lampen van interne werkverlichting en projectorinstallaties van externe verlichting niet hoger zijn dan 2,5% van de nominale spanning van de lampen, voor lampen voor externe en noodverlichting - 5%, en in netwerken met spanning 12.,. 42V — 10%. Een grotere verlaging van de spanning leidt tot een aanzienlijke afname van de verlichting van werkplekken, veroorzaakt een afname van de arbeidsproductiviteit en kan leiden tot omstandigheden waarbij de ontsteking van gasontladingslampen niet gegarandeerd is. De hoogste spanning van de lampen mag in de regel niet hoger zijn dan 105% van de nominale waarde.

Een verhoging van de spanning van de interne stroomvoorzieningsnetwerken boven wat in de normen is voorzien, is niet toegestaan, omdat dit leidt tot een aanzienlijke toename van het verbruik van elektrische energie, een afname van de levensduur van de stroomvoorziening en verlichting van elektrische apparatuur, en soms tot een afname van de kwaliteit van producten.

Rijst. 2. Berekening van spanningsverlies in een driefasige drieweglijn bij het kiezen van de doorsnede van kabels en draden: a - met één belasting aan het einde van de lijn, b - met meerdere verdeelde belastingen.

Controleer de dwarsdoorsnede van de draden van een driefasige driedraadslijn met één belasting aan het uiteinde (Fig. 2, a), gekenmerkt door de nominale stroom Azp en arbeidsfactor cos phi voor het relatieve lineaire spanningsverlies, voer uit als volgt:

waarbij Unom de nominale spanning van het netwerk is, V, Ro en Xo respectievelijk de actieve en inductieve weerstand zijn van één kilometer van de lijn, geselecteerd uit de referentietabellen, Ohm / km, Pp is het berekende actieve vermogen van de belasting , kW; L is de lengte van de lijn, km.

Voor een onvertakte driefasige driedraads hoofdlijn met constante doorsnede, die lasten draagt ​​die erlangs verdeeld zijn met nominale stromen Azstr1, AzR2, ..., Azr en de overeenkomstige vermogensfactoren cos phi1, cos phi2, ..., cos phi ver van de stroombron op afstanden L1, L2, …, Ln (Fig. 2, b), het relatieve lineaire spanningsverlies naar de verste ontvanger:

waarbij PRi actief vermogen — berekende i-de belasting op afstand van de stroombron op een afstand L.

Als het berekende relatieve spanningsverlies dU hoger blijkt te zijn dan de toegestane normen, is het noodzakelijk om de geselecteerde sectie te vergroten om de genormaliseerde waarde van deze waarde te waarborgen.

Bij kleine doorsneden van draden en kabels kan de inductieve weerstand Xo worden verwaarloosd, wat de bijbehorende berekeningen aanzienlijk vereenvoudigt. in driefasige driedraads distributienetwerken van buitenverlichting, die in een aanzienlijke lengte verschillen, moet u letten op de juiste opname van op gelijke afstand staande verlichtingsarmaturen, omdat anders spanningsverlies zijn ongelijk verdeeld over de fasen en kunnen oplopen tot enkele tientallen procenten ten opzichte van de nominale spanning.

Schema's voor het inschakelen van verlichtingsarmaturen op gelijke afstand voor buitenverlichting: a - correct, b - onjuist

Selectie van kabeldoorsnede voor economische stroomdichtheid

De selectie van de doorsnede van draden en kabels, zonder rekening te houden met economische factoren, kan leiden tot aanzienlijke verliezen aan elektrische energie in de leidingen en een aanzienlijke stijging van de bedrijfskosten.Om deze reden moet de dwarsdoorsnede van draden van elektrische netwerken met een interne voeding van aanzienlijke lengte, evenals netwerken die werken met een groot aantal gebruiksuren van de maximale belasting -Tmax > 4000 h - op zijn minst verantwoordelijk zijn voor een aanbevolen economische stroomdichtheid die de optimale verhouding tussen kapitaalkosten en bedrijfskosten bepaalt, die als volgt wordt gedefinieerd:

waarbij Azr — nominale stroom van de lijn, zonder rekening te houden met de toename van de belasting in geval van storingen en reparaties, Jd — economische stroomdichtheid op basis van de terugbetaling van kapitaalkosten binnen 8 - 10 jaar.

Verwachte economische doorsnede afgerond naar de dichtstbijzijnde standaard en als deze meer dan 150 mm2 blijkt te zijn, wordt één kabellijn vervangen door twee of meer kabels met een totale doorsnede die overeenkomt met de economische doorsnede. Gebruik kabels met weinig wisselende belasting met een doorsnede van minder dan 50 mm2. Niet aanbevolen.

Dwarsdoorsnede van kabels en draden met een spanning tot 1000 V met het aantal gebruiksuren van de maximale belasting Tmax <4000 … 5000 h en alle aftakkingen naar ontvangers van dezelfde spanning, elektrische netwerken van verlichtingsinstallaties, tijdelijke constructies en structuren met een korte levensduur tot 3 - 5 jaar worden niet gekozen op basis van de economische stroomdichtheid.

In driefasige netwerken met vier doorgangen wordt de doorsnede van de neutrale geleider niet berekend, maar wordt ten minste 50% van de doorsnede geselecteerd voor de hoofdgeleiders genomen, en in netwerken die gasontladingslampen voeden, die de optreden van hogere stroomharmonischen, hetzelfde als voor de hoofddraden.