Kuinka valita kaapeli-osa - suunnittelijan vinkkejä

Artikkelissa tarkastellaan pääkaapeleiden valintaperusteita, annetaan esimerkkejä laskelmista.

Markkinoilla voit usein nähdä käsin kirjoitettuja merkkejä siitä, mitkä kaapeli on ostajan ostettava odotetusta kuormitusvirrasta riippuen. Älä usko näitä merkkejä, koska ne johtavat harhaan. Kaapelin poikkileikkaus valitaan käyttövirran lisäksi myös useilla parametreilla.

Ensinnäkin on pidettävä mielessä, että kun käytetään kaapelia kykyjensä rajoissa, kaapelin ytimet kuumenevat useita kymmeniä asteita. Kuvassa 1 esitetyt nykyiset arvot viittaavat kaapelisydinten kuumenemiseen 65 asteeseen ympäristön lämpötilassa 25 astetta. Jos useita putkia tai kaapeleita asetetaan yhteen putkeen tai alustaan, niin niiden keskinäisen kuumennuksen vuoksi (jokainen kaapeli lämmittää kaikki muut kaapelit) suurin sallittu virta laskee 10 - 30 prosenttia.

Myös suurin mahdollinen virta laskee korotetussa ympäristön lämpötilassa. Siksi ryhmäverkossa (verkko kilpeistä kiinnittimiin, pistorasioihin ja muihin virrankuluttajiin) käytetään yleensä kaapeleita virroilla, jotka eivät ylitä 0,6 - 0,7 kuvassa 1 esitetyistä arvoista.

Kuva 1. Kuparijohtimilla varustettujen kaapeleiden sallittu jatkuva virta

Tältä pohjalta on vaarana 25A nimellisvirralla varustettujen katkaisijoiden laaja käyttö 2,5 mm2: n kuparijohtimilla varustettujen kaapeleiden asettamien poistoverkkojen suojaamiseksi. Taulukot kertoimien pienentämiseksi lämpötilasta ja kaapeleiden määrästä riippuen löytyvät sähköasennussäännöistä (PUE).

Lisärajoituksia syntyy, kun kaapeli on pitkä. Samanaikaisesti kaapelin jännitehäviöt voivat saavuttaa kohtuuttomia arvoja. Kaapeleita laskettaessa linjan maksimitappiot ovat yleensä enintään 5%. Tappioita ei ole vaikea laskea, jos tiedät kaapelin sydämien vastusarvon ja arvioidun kuormavirran. Mutta yleensä tappioiden laskemiseen käytetään taulukoiden tappioiden riippuvuus lastaushetkestä. Kuormitusmomentti lasketaan kaapelin pituuden, metreinä ja tehon kilowatteina, tuloksena.

Tiedot häviöiden laskemiseksi yksivaiheisella jännitteellä 220 V esitetään taulukossa 1. Esimerkiksi kaapelille, jolla on kuparijohtimet, joiden poikkileikkaus on 2,5 mm2 ja joiden kaapelin pituus on 30 metriä ja kuorman teho 3 kW, kuormitusmomentti on 30x3 = 90 ja häviö on 3%. Jos häviöiden laskettu arvo ylittää 5%, on tarpeen valita kaapeli, jonka poikkileikkaus on suurempi.

Taulukko 1. Kuormajohtimien kuormitusmomentti, kW x m, kaksijohtimisessa johdossa 220 V: n jännitteellä johtimen tietylle osalle

Taulukon 2 mukaan voit määrittää häviön kolmivaiheisella linjalla. Kun verrataan taulukoita 1 ja 2, voidaan huomata, että kolmivaiheisessa johtimessa kuparijohtimilla, joiden poikkileikkaus on 2,5 mm2, 3%: n häviö vastaa kuusi kertaa suurempaa kuormitusmomenttia.

Kuormitusmomentin kolminkertainen nousu johtuu kuormitustehon jakautumisesta kolmessa vaiheessa, ja kaksinkertaisen nousun takia siitä, että nollajohtimen virta on nolla kolmivaiheisessa verkossa, jossa on symmetrinen kuorma (identtiset virrat vaihejohtimissa). Epätasapainoisella kuormalla kaapelin häviöt kasvavat, mikä on otettava huomioon valittaessa kaapeliosaa.

Taulukko 2. Kuormajohtimien kuormitusmomentti, kW x m, kolmivaiheisessa nelijohtimisessa johdossa, jonka nollajännite on 380/220 V, johtimen tietyllä osalla (suurentaaksesi taulukkoa, napsauta kuvaa)

Kaapelin häviöt vaikuttavat voimakkaasti käytettäessä matalajännitteisiä, esimerkiksi halogeenilamppuja. Tämä on ymmärrettävää: jos 3 volttia putoaa vaihe- ja nollajohtimiin, niin 220 V: n jännitteellä emme todennäköisesti huomaa tätä, ja 12 V: n jännitteellä lampun jännite laskee puoleen 6 V: iin.Siksi halogeenilamppujen virran muuntajat on saatettava mahdollisimman lähelle lamppuja. Esimerkiksi kaapelin pituudella 4,5 metriä poikkipinta-alaltaan 2,5 mm2 ja kuormalla 0,1 kW (kahdella 50 W: n lampulla) kuormitusmomentti on 0,45, mikä vastaa 5%: n menetystä (taulukko 3).

Taulukko 3. Kuormajohtimien kuormitusmomentti, kW x m, kaksijohtimisessa johdossa 12 V: n jännitteellä johtimen tietylle osalle

Yllä olevissa taulukoissa ei oteta huomioon johtimien lämmönkestävyyden lisääntymistä johtuen niiden läpi kulkevasta virrasta. Siksi, jos kaapelia käytetään virtoilla, jotka ovat vähintään 0,5 tietyn osan suurimmasta sallitusta kaapelin virrasta, niin muutos on tehtävä. Yksinkertaisimmassa tapauksessa, jos odotat saavan enintään 5%: n tappioita, laske poikkileikkaus 4%: n tappioiden perusteella. Tappiot voivat myös kasvaa suurella määrällä kaapelijohdinliitoksia.

Alumiinijohtimien kaapeleiden resistanssi on 1,7 kertaa suurempi kuin kuparijohtimien kaapeleiden kanssa, ja häviöt niissä ovat 1,7 kertaa suuremmat.

Toinen rajoittava tekijä suurille kaapelipituuksille on vaihe-nolla-piirin resistanssin sallitun arvon ylitys. Kaapeleiden suojaamiseksi ylikuormituksilta ja oikosulkuilta käytä pääsääntöisesti virrankatkaisimia, joissa on yhdistetty vapautus. Tällaisilla kytkimillä on lämpö- ja sähkömagneettiset vapautukset.

Sähkömagneettinen vapautus tarjoaa verkon hätäosuuden välittömän (sekunnin kymmenesosa ja jopa sadasosa sekunneista) sammutuksen oikosulun aikana. Esimerkiksi C25-merkittyjen katkaisimien lämpövapautus on 25 A ja sähkömagneettinen vapautus 250A. Ryhmän "C" virrankatkaisimilla on monta tapaa hajottaa sähkömagneettisen vapautumisen virta termiselle alueelle 5-10. Mutta oikosulkuvirran linjan laskeminen maksimiarvo otetaan.

Vaihe nollapiirin yleinen vastus sisältää: muuntajan ala-aseman muuntajan vastus, sähköaseman ja kaapelin vastus rakennuksen tulonjakelulaitteelle (ASU), ASU: sta kytketyn kaapelin vastus (RU) ja itse ryhmäjohdon vastus, jonka poikkileikkaus on välttämätön määrittää.

Jos johdolla on suuri määrä kaapelijohdinliitoksia, esimerkiksi ryhmäjohto, jossa on suuri määrä kiinnittimiä, jotka on kytketty silmukalla, niin myös kosketinliitäntöjen vastus on otettava huomioon. Erittäin tarkkojen laskelmien yhteydessä valokaarivastus otetaan huomioon vikapaikassa.

Nelijohtimisen kaapelin vaiheen nollapiirin impedanssi on esitetty taulukossa 4. Taulukossa otetaan huomioon sekä vaihe- että nollajohtimien vastukset. Vastuksen arvot annetaan kaapelin ytimen lämpötilassa 65 astetta. Taulukko pätee myös kaksijohtimille.

Taulukko 4. Vaihe nollapiirin kokonaisvastus 4-johtimille kaapeleille, ohm / km ytimen lämpötilassa 65^noinC

Kaupunkimuuntaja-asemissa asennetaan yleensä muuntajat, joiden kapasiteetti on 630 kV. Ja enemmän, joiden lähtöimpedanssi Rtp on vähemmän kuin 0,1 ohmia. Maaseutualueilla voidaan käyttää muuntajaa 160 - 250 kV. Ja joiden lähtövastus on luokkaa 0,15 ohmia, ja jopa muuntajat 40 - 100 kV: n teholla. Ja joiden lähtöimpedanssi on 0,65 - 0,25 ohmia.

Virtalähteen kaapeleita kaupunkimuuntajien sähköasemista talojen ASG: hen käytetään yleensä alumiinijohtimilla, joiden vaihejohtimien poikkileikkaus on vähintään 70 - 120 mm2. Kun näiden johtimien pituus on alle 200 metriä, syöttökaapelin vaihe-nollapiirin (Rpc) vastus voidaan ottaa yhtä suureksi kuin 0,3 ohmia. Tarkempia laskelmia varten sinun on tiedettävä kaapelin pituus ja poikkileikkaus tai mitattava tämä vastus. Yksi tällaisten mittauslaitteiden (vektori-instrumentti) on esitetty kuvassa. 2.

Kuva 2. Laite vaihe-nollapiirin "Vector" resistanssin mittaamiseksi

Linjan vastuksen on oltava sellainen, että oikosululla virtapiirissä taataan ylittävän sähkömagneettisen vapautuksen toimintavirta.Vastaavasti katkaisijan C25 osalta oikosulkuvirran johdossa tulisi olla suurempi kuin 1,15 × 10 × 25 = 287 A, tässä 1,15 on turvakerroin. Siksi vaiheen nollavirtapiirin resistanssi C25-katkaisijassa ei saa olla suurempi kuin 220V / 287A = 0,76 ohmia. Vastaavasti katkaisijan C16 piirin resistanssi ei saisi olla yli 220 V / 1,15x160A = 1,19 ohmia ja virrankatkaisimen C10 osalta enintään 220V / 1,15x100 = 1,91 ohmia.

Siten kaupunkien kerrostaloissa Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 ohmia käytettäessä kaapelia kuparijohtimilla, joiden poikkileikkaus on 2,5 mm2, suojattu C16-katkaisimella pistorasiassa, kaapelin resistanssi Rgr (vaihe- ja nollajohtimet) ei saisi ylittää Rgr = 1,19 ohmia - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 ohmia. Taulukon 4 mukaan löydämme sen pituuden - 0,79 / 17,46 = 0,045 km tai 45 metriä. Useimmille huoneistoille tämä pituus riittää.

Käytettäessä C25-katkaisinta 2,5 mm2: n poikkileikkauksen omaavan kaapelin suojaamiseksi, virtavastuksen on oltava alle 0,76 - 0,4 = 0,36 ohmia, mikä vastaa kaapelin enimmäispituutta 0,36 / 17,46 = 0,02 km, tai 20 metriä.

Käytettäessä C10-katkaisinta 1,5 mm2 kuparijohtimella varustetulla kaapelilla tehdyn ryhmävalaisinlinjan suojaamiseksi saadaan kaapelin suurin sallittu vastus 1,91 - 0,4 = 1,51 ohmia, mikä vastaa kaapelin enimmäispituutta 1,51 / 29, 1 = 0,052 km tai 52 metriä. Jos suojaat tällaista linjaa C16-katkaisimella, linjan enimmäispituus on 0,79 / 29,1 = 0,027 km tai 27 metriä.

Katso myös:Miksi vaiheen nolla silmukkavastusmittaukset suorittaa ammattilaiset, eivät hakkerit

Victor Ch