Επιλογή διατομής καλωδίου και καλωδίου: με θέρμανση, με ρεύμα, με απώλεια τάσης

Η διατομή των καλωδίων και των καλωδίων καθορίζεται με βάση την επιτρεπόμενη θέρμανση, λαμβάνοντας υπόψη τις κανονικές και έκτακτες λειτουργίες, καθώς και την ανομοιόμορφη κατανομή των ρευμάτων μεταξύ των μεμονωμένων γραμμών, καθώς η θέρμανση αλλάζει τις φυσικές ιδιότητες του σύρματος, αυξάνει την αντίστασή του, αυξάνει την άχρηστη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για τη θέρμανση αγώγιμων μερών και μειώνει τη διάρκεια ζωής της μόνωσης. Η υπερβολική θερμότητα είναι επικίνδυνη για τις συνδέσεις μόνωσης και επαφής και μπορεί να οδηγήσει σε πυρκαγιά και έκρηξη.

Επιλογή καλωδίου και διατομή καλωδίου θέρμανσης

Η επιλογή της διατομής από τις συνθήκες επιτρεπόμενης θέρμανσης περιορίζεται στη χρήση των σχετικών πινάκων μακροχρόνιων επιτρεπόμενων φορτίων ρεύματος Id, στους οποίους οι αγωγοί θερμαίνονται στη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία που καθορίζεται από την πρακτική προκειμένου να αποφευχθεί η πρόωρη φθορά της μόνωσης, για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη επαφή στα σημεία σύνδεσης του σύρματος και να εξαλειφθούν διάφορες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης που συμβαίνουν σε Id ≥ Ip, Ip — ονομαστικό ρεύμα φορτίου.

Τα διακοπτόμενα διακοπτόμενα φορτία κατά την επιλογή μιας διατομής καλωδίου υπολογίζονται εκ νέου σε μειωμένο συνεχές ρεύμα

όπου Ipv είναι το ρεύμα εκτός λειτουργίας του δέκτη με τη διάρκεια της ενεργοποίησης των φωτοβολταϊκών.

Κατά την επιλογή της διατομής συρμάτων και καλωδίων, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι στην ίδια θερμοκρασία θέρμανσης, η επιτρεπόμενη πυκνότητα ρεύματος των αγώγιμων συρμάτων με μεγαλύτερη διατομή πρέπει να είναι μικρότερη, καθώς η διατομή τους αυξάνεται σε περισσότερο - μεγάλος ο βαθμός ανάπτυξης της επιφάνειας ψύξης (βλ. ρύζι. 1). Για το λόγο αυτό, για την εξοικονόμηση μη σιδηρούχων μετάλλων, αντί για ένα καλώδιο μεγαλύτερης διατομής, επιλέγονται συχνά δύο ή περισσότερα καλώδια μικρότερης διατομής.

Σχήμα 1. Γράφημα της εξάρτησης της επιτρεπόμενης πυκνότητας ρεύματος από τη διατομή των χάλκινων αγωγών σε εξωτερικό καλώδιο τριών πυρήνων για τάση 6 kV με μόνωση εμποτισμένου χαρτιού, που θερμαίνεται με ρεύμα σε θερμοκρασία + 65 ° C σε θερμοκρασία αέρα +25 «C.

Κατά την τελική επιλογή συρμάτων και καλωδίων από την κατάσταση της επιτρεπόμενης θέρμανσης σύμφωνα με τους σχετικούς πίνακες, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη όχι μόνο το εκτιμώμενο ρεύμα της γραμμής, αλλά και η μέθοδος τοποθέτησής της, το υλικό των καλωδίων και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Οι γραμμές καλωδίων για τάσεις άνω των 1000 V, που επιλέγονται σύμφωνα με τις συνθήκες επιτρεπόμενης θέρμανσης μεγάλου ρεύματος, ελέγχονται επίσης για θέρμανση με ρεύματα βραχυκυκλώματος. Σε περίπτωση που η θερμοκρασία των αγωγών χαλκού και αλουμινίου καλωδίων με μόνωση εμποτισμένου χαρτιού με τάση έως 10 kV υπερβαίνει τους 200 ° C και καλωδίων για τάση 35-220 kV πάνω από 125 ° C, η διατομή τους αυξάνεται ανάλογα.

Η διατομή καλωδίων και καλωδίων εσωτερικών δικτύων ισχύος με τάση έως 1000 V συντονίζεται με τις δυνατότητες μεταγωγής γραμμικών προστατευτικών διατάξεων — ασφαλειών και διακόπτες κυκλώματος — έτσι η ανισότητα δικαιολογείται Azd / Azc h, όπου kz — το πολλαπλάσιο του επιτρεπόμενου μακροπρόθεσμου ρεύματος του καλωδίου στο ονομαστικό ρεύμα ή το ρεύμα της προστατευτικής διάταξης Azs (από PUE). Η μη ικανοποίηση της παραπάνω ανισότητας αναγκάζει το επιλεγμένο κύριο τμήμα να αυξηθεί ανάλογα.

Επιλογή της διατομής καλωδίων και καλωδίων για απώλεια τάσης

Πρέπει να ελέγχεται η διατομή των καλωδίων και των αγωγών που επιλέγονται από τις συνθήκες θέρμανσης και είναι σύμφωνη με τις δυνατότητες μεταγωγής των προστατευτικών διατάξεων σχετικής γραμμικής απώλειας τάσης.

όπου U είναι η τάση της πηγής ηλεκτρικής ενέργειας, Unom είναι η τάση στο σημείο σύνδεσης του δέκτη.

Η επιτρεπόμενη απόκλιση της τάσης ακροδεκτών του κινητήρα από την ονομαστική τάση δεν πρέπει να υπερβαίνει το ± 5%, και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να φτάσει + 10%.

Στα δίκτυα φωτισμού, η πτώση τάσης για τους πιο απομακρυσμένους λαμπτήρες εσωτερικού φωτισμού εργασίας και προβολέων εξωτερικού φωτισμού δεν πρέπει να υπερβαίνει το 2,5% της ονομαστικής τάσης των λαμπτήρων, για λαμπτήρες εξωτερικού και φωτισμού έκτακτης ανάγκης — 5%, και σε δίκτυα με τάση 12.,. 42V — 10%. Μια μεγαλύτερη μείωση της τάσης οδηγεί σε σημαντική μείωση του φωτισμού των χώρων εργασίας, προκαλεί μείωση της παραγωγικότητας της εργασίας και μπορεί να οδηγήσει σε συνθήκες στις οποίες δεν είναι εγγυημένη η ανάφλεξη των λαμπτήρων εκκένωσης αερίου. Η υψηλότερη τάση των λαμπτήρων, κατά κανόνα, δεν πρέπει να υπερβαίνει το 105% της ονομαστικής της τιμής.

Δεν επιτρέπεται αύξηση της τάσης των εσωτερικών δικτύων τροφοδοσίας πέρα ​​από αυτό που προβλέπεται στους κανόνες, καθώς οδηγεί σε σημαντική αύξηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, μείωση της διάρκειας ζωής της παροχής ρεύματος και φωτισμού ηλεκτρικού ρεύματος εξοπλισμό, και μερικές φορές σε μείωση της ποιότητας των προϊόντων.

Ρύζι. 2. Υπολογισμός απώλειας τάσης σε τριφασική γραμμή τριών κατευθύνσεων κατά την επιλογή της διατομής καλωδίων και συρμάτων: α-με ένα φορτίο στο τέλος της γραμμής, β-με πολλά κατανεμημένα φορτία.

Έλεγχος της διατομής των καλωδίων μιας τριφασικής γραμμής τριών συρμάτων με ένα φορτίο στο άκρο της (Εικ. 2, α), που χαρακτηρίζεται από το ονομαστικό ρεύμα Azp και τον συντελεστή ισχύος cos phi για τη σχετική γραμμική απώλεια τάσης, ως εξής:

όπου Unom είναι η ονομαστική τάση του δικτύου, V, Ro και Xo είναι η ενεργή και επαγωγική αντίσταση, αντίστοιχα, ενός χιλιομέτρου της γραμμής, που επιλέγεται από τους πίνακες αναφοράς, Ohm / km, Pp είναι η υπολογισμένη ενεργή ισχύς του φορτίου , kW; L είναι το μήκος της γραμμής, km.

Για μια μη διακλαδισμένη κύρια τριφασική γραμμή τριών συρμάτων σταθερής διατομής, που φέρει φορτία κατανεμημένα κατά μήκος της με ονομαστικά ρεύματα Azstr1, AzR2, ..., Azr και τους αντίστοιχους συντελεστές ισχύος cos phi1, cos phi2, ..., cos ph σε απόσταση από την πηγή ισχύος σε αποστάσεις L1, L2, …, Ln (Εικ. 2, b), η σχετική γραμμική απώλεια τάσης στον πιο απομακρυσμένο δέκτη:

όπου ενεργή ισχύς PRi — υπολογισμένο i-ο φορτίο απομακρυσμένο από την πηγή ισχύος σε απόσταση L.

Εάν η υπολογιζόμενη σχετική απώλεια τάσης dU αποδειχθεί υψηλότερη από τα επιτρεπόμενα πρότυπα, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το επιλεγμένο τμήμα για να διασφαλιστεί η κανονικοποιημένη τιμή αυτής της τιμής.

Με μικρές διατομές καλωδίων και καλωδίων, η επαγωγική αντίσταση Xo μπορεί να παραμεληθεί, γεγονός που απλοποιεί σημαντικά τους αντίστοιχους υπολογισμούς. σε τριφασικά δίκτυα διανομής τριών συρμάτων εξωτερικού φωτισμού, τα οποία διαφέρουν σε σημαντικό μήκος, πρέπει να προσέχετε τη σωστή συμπερίληψη των ισαπεχόντων φωτιστικών, γιατί διαφορετικά απώλεια τάσης κατανέμονται άνισα στις φάσεις και μπορούν να φτάσουν αρκετές δεκάδες τοις εκατό σε σύγκριση με την ονομαστική τάση.

Σχέδια για την ενεργοποίηση φωτιστικών σε ίση απόσταση για φωτισμό εξωτερικού χώρου: α — σωστό, β — λάθος

Επιλογή διατομής καλωδίου για οικονομική πυκνότητα ρεύματος

Η επιλογή της διατομής καλωδίων και καλωδίων, χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οικονομικοί παράγοντες, μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας στις γραμμές και σημαντική αύξηση του λειτουργικού κόστους.Για το λόγο αυτό, η διατομή καλωδίων ηλεκτρικών δικτύων με εσωτερική τροφοδοσία μεγάλου μήκους, καθώς και δικτύων που λειτουργούν με μεγάλο αριθμό ωρών χρήσης του μέγιστου φορτίου -Tmax > 4000 h- πρέπει τουλάχιστον να ευθύνονται για μια συνιστώμενη οικονομική πυκνότητα ρεύματος που καθορίζει τη βέλτιστη αναλογία μεταξύ κόστους κεφαλαίου και λειτουργικού κόστους, η οποία ορίζεται ως εξής:

όπου Azr — ονομαστικό ρεύμα της γραμμής, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η αύξηση του φορτίου σε περίπτωση βλαβών και επισκευών, Jd — οικονομική πυκνότητα ρεύματος με βάση την αποπληρωμή του κόστους κεφαλαίου εντός 8 — 10 ετών.

Η αναμενόμενη οικονομική διατομή στρογγυλοποιείται στο πλησιέστερο πρότυπο και, εάν αποδειχθεί ότι είναι μεγαλύτερη από 150 mm2, μία γραμμή καλωδίου αντικαθίσταται από δύο ή περισσότερα καλώδια με συνολική διατομή αντίστοιχη της οικονομικής. Χρησιμοποιήστε καλώδια χαμηλού μεταβαλλόμενου φορτίου με διατομή μικρότερη από 50 mm2 Δεν συνιστάται.

Διατομή καλωδίων και καλωδίων με τάση έως 1000 V με τον αριθμό ωρών χρήσης του μέγιστου φορτίου Tmax <4000 … 5000 h και όλων των διακλαδώσεων σε δέκτες ίδιας τάσης, ηλεκτρικά δίκτυα εγκαταστάσεων φωτισμού, προσωρινές κατασκευές και οι κατασκευές με μικρή διάρκεια ζωής έως 3 — 5 χρόνια δεν επιλέγονται σύμφωνα με την οικονομική πυκνότητα ρεύματος.

Σε τριφασικά δίκτυα τεσσάρων διερχομένων δεν υπολογίζεται η διατομή του ουδέτερου αγωγού, αλλά λαμβάνεται τουλάχιστον το 50% της διατομής που έχει επιλεγεί για τους κύριους αγωγούς και σε δίκτυα που τροφοδοτούν λαμπτήρες εκκένωσης αερίου, οι οποίοι προκαλούν εμφάνιση υψηλότερων αρμονικών ρεύματος, όπως και για τα κύρια καλώδια.