Расчёт и выбор кабеля

Кабель для подключения электрооборудования выбирается в три этапа:

1. Выбор марки кабеля

2. Выбор сечения кабеля

3. Проверка кабеля на допустимую потерю напряжения

Надежность СЭО во многом определяется состоянием изолирую­щих оболочек кабелей и проводов, которое зависит в основном от характера и продолжительности тепловых процессов при нагреве оболочки током жилы.

Марку кабеля выбираем из условий прокладки.

Сечение кабеля выбирается из стандартных по допустимому току с учётом режима работы подключаемого оборудования.

Расчётный ток определяем по мощности электрооборудования:

- для двигателей постоянного тока

I = 10 Р k / (U η )

- для цепей переменного однофазного тока

- для двигателей трёхфазного тока

I = 10 Р k / ( U η cosφ )

k - коэффициент загрузки двигателя;

U - номинальное напряжение двигателя (для асинхронного двигателя линейное), В;

η - номинальный КПД двигателя;

cosφ - номинальный коэффициент мощности асинхронного двигателя;

8.3.1.Определение расчетных токов кабелей

Расчёт тока одиночного потребителя постоянного тока

I = P/U

Расчетный ток (А) кабеля, питающего группу приемников постоянного тока

I = k + I

где k - коэффициент одновременности работы приемников, питающихся от данного фидера;

n - число приемников;

- сумма полных токов всех п приемников, питающих­ся от данного фидера, А; I - ток запасных ответвлений, А;

Расчётный ток двигатель постоянного тока

I = 10 Р k / (U η )

Расчётный ток однофазной цепи переменного тока

I = 10 Р / (U cosφ)

Расчётный ток трехфазного асинхронного двигателя

I = 10 Р k / ( U η cosφ )

где Р - номинальная мощность двигателя, кВт;

k - коэффициент загрузки двигателя;

U - номинальное напряжение двигателя (для асинхронного двигателя линейное), В;

η - номинальный КПД двигателя;

cosφ - номинальный коэффициент мощности асинхронного двигателя;

Расчетный ток 3-фазного генератора принимают равным номинальному

I = I = (S *10 ) / ( 3* U )

где S - номинальная мощность генератора, кВ*А;

10 - коэффициент перевода киловатт в ватты;

U - номинальное первичное напряжение генератора (линейное), В.

8.3.2. Выбор площади поперечного сечения жил кабелей

. Для выбора площади поперечного сечения жил кабелей используют таблицы норм токовых нагрузок (табл. 8.1). Эти нагрузки допускаются при прокладке не более 6 кабелей в одном пучке или в 1 ряд с плотным прилеганием одного к другому, или в 2 ряда, независимо от числа кабелей, но при условии, что между группой или пучком из 6 кабелей имеется свобод­ное пространство для циркуляции воздуха.

Таблица 8.1-Длительные допустимые токовые нагрузки (А) одножильных кабелей и проводов для температуры окружающей среды + 45ºС

Номинальное сечение жилы, мм	Изоляционный материал
Поливинилхлорид	Поливинил- хлорид теплостойкий	Бутиловая резина	Этиленпро- пиленовая резина	Силиконовая резина или минеральная изоляция
Максимальная рабочая допустимая температура жилы, ºС
1,5
2,5
					-
					-

Если фактические условия отличаются от перечисленных нормиро­ванных, вводят поправочные коэффициенты k … k .

Коэффициент k учитывает изменение условий прокладки кабелей (при прокладке более 6 кабелей или при отсутствии свободного пространства между ними k = 0,85).

Коэффициент k учитывает изменение числа жил в кабеле (для 2-жильных кабелей k = 0,85, для 3- и 4-жильных k = 0,7).

Коэффициент k - учитывает изменение режима работы по отношению к длительному (при кратковременном режиме k = 1,06…1,46, при повторно-кратковременном k = 1,24…1,51).

Коэффи­циент k - учитывает отличие температуры окружающей среды от нормированной 45 ºС (для температур 35…85ºС k = 1,29…0,45).

Площадь поперечного сечения жил кабеля выбирают из условия

I ≥ k k k k I

где I - расчетный ток кабеля, А;

I - допусти­мый ток нагрузки для кабеля с выбранной площадью поперечного сечения жил при нормированных условиях эксплуатации.

8.3.3.Проверка кабелей на потерю напряжения

Напряжение на выводах приемника электроэнергии всегда меньше напряжения на шинах ГРЩ вследствие потерь напряжения в линии между ГРЩ и приемником.

В линиях электропередачи постоянного тока потеря напряжения числен­но равна арифметической разности напряжений в начале и конце линии, причем понятия "потеря напряжения" и "падение напряжения" равнозначны.

Потеря напряжения (%) в линии электропередачи постоянного тока

ΔU =(2*10 I l) / (γsU ) или ΔU = (2*10 Р l) / (γsU )

где 2 – коэффициент, учитывающий наличие двух проводов линии;

I - ток приемника, А;

l - длина линии, м;

γ = 48,1 м/(Ом*мм ) - удельная проводимость меди при 65ºС;

s - площадь сечения жилы кабеля, мм ;

U - номинальное напряжение приемника, В;

Р - потребляемая из сети мощность прием­ника, кВт.

В сетях переменного тока потеря напряжения имеет активную и реактивную (индуктивную) составляющие, причем последней можно пренебречь, так как при частоте тока 50 Гц она значительно меньше активной.

С учетом этого потеря напряжения (%) в 1 -фазной линии электропередачи переменного тока

ΔU =(2*10 I l cosφ) / (γsU ) или ΔU =(2*10 Р l) / (γsU )

Потеря напряжения в каждом проводе 3-жильного кабеля при номинальном токе

ΔU = ( 3*10 I Lcos φ ) / (γsU ) или ΔU = ( 3*10 Р l) / (γsU )

где: I - ток двигателя (генератора), А;

L – длина кабеля, м;

cos φ - номинальный коэффициент мощности двигателя (генератора);

γ = 48,1– удельная проводимость меди при + 65° С, м / Ом*мм

s - площадь поперечного сечения жилы выбранного кабеля, мм ;

U - номинальное (линейное) напряжение двигателя (генератора), В.

Если полученное в расчете значение потери напряжения в линии окажется больше допускаемого, надо из таблицы выбрать кабель с ближайшим большим значением поперечного сечения жил и повторить расчет.

В случае если линия электропередачи обеспечивает электроэнергией несколько приемников, потеря напряжения определяется отдельно для каждого участка, в пределах которого площадь сечения и ток не изменяются.

Тогда для наиболее удаленного приемни­ка потеря напряжения в линии определится суммой потерь на отдельных участках

ΔU = ΔU + ΔU + …+ ΔU

8.3.4. Требования Правил Регистра к значениям падения напряжения в линиях электропередач

Правила Регистра устанавливают такие нормы падения напряжения

ΔU(%) при номинальном токе нагрузки приемников электроэнергии ΔU :

- на участке генератор – ГЭРЩ (АРЩ) - ΔU ≤ 1%;

- на участке ГЭРЩ – приемник электроэнергии:

- для приемников освещения и сигнализации при напряжении выше 55 В - ΔU ≤5%;

- для приемников освещения и сигнализации при напряжении 55 В и ниже 55 В - ΔU ≤10%;

- для силовых, нагревательных и отопительных приемников независимо от напряжения - ΔU ≤7%;

- для силовых приемников с кратковременным (S2) или повторно-кратковременным режимом работы независимо от напряжения - ΔU ≤10%;

- на клеммах асинхронного двигателя при прямом пуске - ΔU ≤25%.