РОЗРАХУНОК І ВИБІР ПЕРЕЧЕННЯ ПРОВОДУ

Перетин кабелю - це площа його поперечного перерізу, що позначається S і вимірювана в квадратних міліметрах, мм2. Якщо провідник багатожильний, це сума площ поперечного перерізу всіх провідників. Від його правильного вибору залежить нормальна, безперебійна та безпечна для вас та вашого будинку робота електромережі та електроприладів.

Зміст статті:

• • • Що потрібно знати для вибору провідників та їх перерізів?
    • Вибір провідників з нагрівання
    • Вибір провідників за максимально допустимим струмом навантаження
    • Поправочні коефіцієнти
    • Вибір провідників за потужністю
    • Втрати напруги
    • Вибір провідників за умовами короткого замикання

Що потрібно знати для вибору провідників та їх перерізів?

Для вибору провідника в першу чергу потрібно знати для якої мети він застосовуватиметься. Відповідно до призначення необхідно враховувати:

• напруга мережі;
• вид струму - змінний чи постійний;
• одна або трифазна мережа;
• потужність навантаження;
• вид і характер навантаження - рухове або стандартне, наприклад, освітлювальне;
• коефіцієнт одночасного включення навантаження з великими пусковими струмами - для кабелів, що живлять групи електроприймачів;
• схильність до тривалих навантажень мережі;
• рівень струмів короткого замикання (ТКЗ).

Перетин кабелю потужного промислового навантаження розраховують, як правило, проектні інститути та інші спеціалізовані організації. Тут мова піде про електропроводку силових, освітлювальних та вторинних ланцюгів напругою до та понад 1 кВ змінного та 1,5 кВ постійного струму, які прокладають:

• у житлових будинках, будинках — усередині та зовні;
• на територіях приватних будинків, дач, комерційних об'єктів та підприємств;
• будівельних майданчиків.

Відповідно до вимог Правил пристроїв електроустановок (ПУЕ) та стандарту МЕК 60364-5-52 "Низковольтні електричні установки. Вибір та монтаж електроустаткування. Системи електропроводки", поперечний переріз дроту визначається з урахуванням:

• марки електропроводки та матеріалу ізоляції;
• способу монтажу;
• максимальної температури нагріву жили;
• довгостроково допустимих струмів навантаження (за таблицями ПУЕ) I дл. дод ≥ I роб. нб;
• механічної стійкості;
• падіння напруги - у межах, дозволених для нормальної роботи та пуску електроприймачів;
• термічної та електродинамічної стійкості до максимального ТКЗ;
• надійності захисту ланцюга автоматичними вимикачами, запобіжниками та пристроями релейного захисту від мінімальних ТКЗ

Вибір провідників з нагрівання

Проводи та кабелі повинні забезпечувати вимоги щодо гранично допустимої температури нагрівання жил у нормальних умовах роботи, а також у післяаварійних та ремонтних режимах.

За допустимі струми за нормальних умов експлуатації слід приймати такі значення, за яких температура ізоляції не перевищує допустимих значень.

Вибір провідників за максимально допустимим струмом навантаження

Максимально допустимий струм (I длит.доп) - це струм, який провідник може проводити необмежено тривалий час без зниження номінального терміну експлуатації. Перетин проводу по струму з урахуванням способу монтажу вибирають відповідно до вимог глави 1.3 ПУЕ за таблицями тривало допустимих навантажень або визначають документи виробника провідниково-кабельної продукції. Поперечне S залежить від матеріалу жили (алюмінію або міді) та ізоляції (наприклад, полівінілхлориду), а також кількості активних провідників.

Як приклад наведемо частину таблиці з тривало допустимими струмами для проводів та шнурів з мідними жилами з гумовою та полівінілхлоридною ізоляцією напругою до 660 В

I длит.додат. більшості типів кабелів визначено для стандартних умов:

• t окр. середовища у разі прокладання у повітрі + 25 ℃, при прокладанні у землі + 15 ℃;
• прокладання у землі на глибині 0,7 м;
• тепловий опір землі - 1,2 Км/Вт.

Для СІП та захищених проводів при визначенні I длит.додат. стандартними є умови:

• t повітря +25 С;
• швидкість вітру 0,6 м/с;
• Інтенсивність сонячної радіації 1000 Вт/м2.

Поправочні коефіцієнти

Якщо фактичні умови експлуатації значно відрізняються від стандартних, застосовують поправочні коефіцієнти для різних температур навколишнього середовища та способу прокладання, які відповідають різному матеріалу жил/ізоляції та рівню напруги.

Площа поперечного розрізу з урахуванням умов навколишнього середовища або особливої ​​прокладки вибирається за тривалим допустимим струмом навантаження, скоригованим для реальних умов експлуатації за формулою:

I'длит.доп= I длит.доп·к1·к2·к3…, де

к1, к2, к3 - різні поправочні коефіцієнти.

1. Поправочні коефіцієнти на t окр. середовища наведені в ПУЕ та МЕК 60364-5-52. Для найбільш поширених видів ізоляції з полівінілхлориду (PVC), етиленпропіленового каучуку (EPR) та зшитого поліетилену (XLPE):

2. Поправочний коефіцієнт на термічний питомий опір ґрунту при значеннях, які відрізняються від стандартного, становить від 0,75 при дуже сухому або кам'янистому ґрунті і до 1,05 при дуже сирому, насиченому вологому ґрунті.

3. Для відкрито прокладених проводів (у повітрі): К=0,68 – для 5 та 6 проводів, К=0,63 – від 7 до 9 та К=0,6 – від 10 до 12.

4. Коригуючий коефіцієнт на вплив прокладених поруч кабелів у землі:

Інші фактори впливають на вибір перерізу кабелів з урахуванням їхнього взаємного нагріву залежно від траси прокладки, кількості ланцюгів та методу монтажу – відкрита або закрита прокладка. Відсоток завантаження також враховується за таблицями навантаження для відповідних марок провідників.

Перетин дроту за потужністю можна вибрати, якщо вам відомо лише значення потужності (Ват, Вт) побутової техніки, двигунів та інших приладів. З рівності Р=U·I·cosφ отримуємо вирази для обчислення струму:

• однофазного ланцюга змінної напруги: I=Р/U·cosφ;
• трифазного ланцюга змінної напруги: I=Р/√3·U·cosφ,

де cosφ - Коефіцієнт потужності, кут зсуву по фазі, що характеризує наявність реактивної складової в навантаженні.

Далі за таблицями глави 1.3 ПУЕ вибираємо переріз провідників, виходячи з обчислених значень I навантаження.

Втрати напруги

Розрахунок перерізу кабелю з урахуванням втрати напруги в режимі, що встановився, забезпечує нормований рівень U в місці підключення електричних приймачів (двигунів, мереж освітлення і т.п.) та їх правильну роботу.

Втрати напруги виникають під час передачі потужності від джерела до навантаження і залежить від опору кабелю та її довжини. Перетин та довжину проводів і кабелів у ланцюгах потрібно вибирати таким чином, щоб максимально допустимі втрати напруги не перевищували:

• 5% - у розподільній мережі низької напруги;
• 3% - для освітлення та вторинних ланцюгів шаф РЗА;
• 1,5% - для приладів у ланцюгах вимірювання.

Падіння напруги на ділянці ланцюга визначається за такою формулою:

ΔU=I·R, де

R - опір кабелю, що дорівнює R = R уд · L;

R уд - Питомий опір (за довідковими таблицями);

L - Довжина кабелю.

Вибір провідників за умовами короткого замикання

Перетин жил електропроводки повинен задовольняти вимогам їх захисту від короткого замикання (КЗ) без витримки часу, допустимого тривалого навантаження, термічної стійкості (для ланцюгів змінного та постійного струму U ≤ 1 кВ, акумуляторної батареї, щита постійного струму та ланцюгів власних потреб).

Мінімальний переріз кабелю за умовою термічної стійкості розраховується за такою формулою:

Sкаб. ≥ Sтер.min = √Вк/Ст =√IП0 ·(t отк.+Та)/Ст

Та=ХΣ/ω×RΣ, де

Вк - інтеграл Джоуля для умов КЗ (тепловий імпульс);

Ст - коефіцієнт, що враховує теплоємність матеріалу провідника;

I П0 - періодична складова ТКЗ у початковий момент часу;

Та - постійна часу загасання аперіодичної складової ТКЗ;

tвідк. - Час спрацьовування захисту або АВ у зоні ТКЗ.

Якщо переріз проводу по тривало допустимому струму виявилося менше S, необхідного за умовами термічної та електродинамічної стійкості до ТКЗ, падіння напруги, механічної міцності, захисту від перевантаження, потрібно приймати найбільший переріз, який вимагають ці умови.

Розрахунок перерізів в електричних мережах передбачає комплексний підхід із вибором уставок захисту та дотриманням їх селективності, швидкодії, надійності та чутливості. Такі розрахунки виконують проектні чи спеціалізовані організації. Якщо вам потрібно розрахувати нову мережу з різноманітним навантаженням, зверніться до фахівців. Непрофесіоналізм в електротехніці може коштувати дорого.

Якщо вам потрібно замінити існуючий провідник, виберіть аналогічний з перетином на один щабель вище. У разі запиту нового електроприймача, скористайтесь найпростішим, правильнішим і доступнішим способом — таблицями перерізу кабелю, наведеними в главі 1.3 ПУЕ.