Kako odabrati presjek kabela - savjeti dizajnera

Članak razmatra glavne kriterije za odabir presjeka kabela, daje primjere izračuna.

Na tržištima često možete vidjeti rukom pisane znakove koji ukazuju na koje kabel kupac mora kupiti ovisno o očekivanoj struji opterećenja. Ne vjerujte ovim znakovima, jer vas zavode. Presjek kabela odabire se ne samo radnom strujom, već i nekoliko parametara.

Prije svega, treba imati na umu da se pri korištenju kabela na granici njegovih mogućnosti kabelske jezgre zagrijavaju nekoliko desetaka stupnjeva. Trenutne vrijednosti prikazane na slici 1 sugeriraju zagrijavanje kabela na 65 stupnjeva pri temperaturi okoline od 25 stupnjeva. Ako se u jednu cijev ili ladicu položi više kabela, tada se, zahvaljujući međusobnom zagrijavanju (svaki kabel zagrijava sve ostale kablove), maksimalna dopuštena struja smanjuje za 10 - 30 posto.

Također, maksimalna moguća struja opada pri povišenim temperaturama okoline. Stoga se u grupnoj mreži (mreža od oklopa do svjetiljki, utičnica i drugih električnih prijemnika) kablovi obično koriste kod struja koje ne prelaze 0,6 - 0,7 od vrijednosti prikazanih na slici 1.

Sl. 1. Dopuštena kontinuirana struja kabela s bakrenim vodičima

Na temelju toga postoji opasnost od široke uporabe prekidača s nazivnom strujom od 25A za zaštitu izlaznih mreža položenih kablovima s bakrenim vodičima s presjekom 2,5 mm2. Tablice opadajućih koeficijenata ovisno o temperaturi i broju kabela u jednoj ladici nalaze se u Pravilima o električnoj instalaciji (PUE).

Dodatna ograničenja nastaju kad je kabel dug. Istodobno, gubici napona u kablu mogu doseći neprihvatljive vrijednosti. U pravilu, pri izračunavanju kabela, maksimalni gubici u liniji nisu veći od 5%. Gubitke nije teško izračunati ako znate vrijednost otpora kabela jezgre i procijenjenu struju opterećenja. No obično se za proračun gubitaka koriste tablice ovisnosti gubitaka o momentu utovara. Trenutak opterećenja izračunava se kao produkt duljine kabela u metrima i snage u kilovatima.

Podaci za izračunavanje gubitaka na jednofaznom naponu od 220 V prikazani su u tablici1. Na primjer, za kabel s bakrenim vodičima s presjekom 2,5 mm2 s duljinom kabela 30 metara i s opterećenjem snage 3 kW, moment opterećenja je 30x3 = 90, a gubitak će biti 3%. Ako izračunata vrijednost gubitaka prelazi 5%, tada je potrebno odabrati kabel s većim presjekom.

Tablica 1. Moment opterećenja, kW x m, za bakrene vodiče u dvožilnoj vodi napona 220 V za zadani dio vodiča

Prema tablici 2, gubitak možete odrediti u trofaznoj liniji. Uspoređujući tablice 1 i 2, može se primijetiti da u trofaznoj liniji s bakrenim vodičima s presjekom 2,5 mm2 gubitak od 3% odgovara šest puta većem momentu opterećenja.

Trostruko povećanje momenta opterećenja dolazi zbog raspodjele snage opterećenja u tri faze, a dvostruko povećanje zbog činjenice da je u trofaznoj mreži s simetričnim opterećenjem (identične struje u faznim vodičima) struja u neutralnom vodiču jednaka nuli. S neuravnoteženim opterećenjem povećavaju se gubici u kablu, što se mora uzeti u obzir pri odabiru dijela kabela.

Tablica 2. Moment opterećenja, kW x m, za bakrene vodiče u trofaznim četverovodnim vodovima nultog napona 380/220 V za određeni dio vodiča (za povećanje tablice, kliknite na sliku)

Gubici u kablu snažno utječu kada koristite, na primjer, halogene žarulje niskog napona. To je razumljivo: ako padne 3 Volta na fazne i neutralne vodiče, tada na naponu od 220 V to najvjerojatnije nećemo primijetiti, a pri naponu od 12 V napon na žarulji smanjit će se za pola do 6 V.Zato se transformatori za napajanje halogenih žarulja moraju približiti žaruljama što je više moguće. Na primjer, s duljinom kabela od 4,5 metara s presjekom 2,5 mm2 i s opterećenjem od 0,1 kW (dvije lampe po 50 W), moment opterećenja iznosi 0,45, što odgovara gubitku od 5% (tablica 3).

Tablica 3. Moment opterećenja, kW x m, za bakrene vodiče u dvožilnoj vodi napona 12 V za dani dio vodiča

Gornje tablice ne uzimaju u obzir porast otpora vodiča od zagrijavanja zbog protoka struje kroz njih. Stoga, ako se kabel koristi pri struji 0,5 ili većoj od najveće dopuštene struje kabela određenog presjeka, tada se mora izmijeniti izmjena. U najjednostavnijem slučaju, ako očekujete gubitak ne veći od 5%, izračunajte presjek na temelju gubitaka od 4%. Također se gubici mogu povećati s velikim brojem priključaka kablovskih vodiča.

Kabeli s aluminijskim vodičima imaju otpor 1,7 puta veći u usporedbi s kablovima s bakrenim vodičima, a gubici u njima su 1,7 puta veći.

Drugi ograničavajući faktor za velike duljine kabela je višak dopuštene vrijednosti otpora kruga faza-nula. Da biste zaštitili kabele od preopterećenja i kratkih spojeva, u pravilu koristite osigurače s kombiniranim otpuštanjem. Takvi prekidači imaju toplinska i elektromagnetska oslobađanja.

Elektromagnetsko oslobađanje omogućava trenutačno (desetine, pa čak i stotine sekunde) gašenje hitnog dijela mreže tijekom kratkog spoja. Na primjer, prekidač s oznakom C25 ima toplinsko otpuštanje od 25 A i elektromagnetsko otpuštanje od 250 A. Prekidači skupine "C" imaju višestruku struju prekida elektromagnetskog ispuštanja do toplinskog od 5 do 10. Ali na proračun linije za struju kratkog spoja uzima se maksimalna vrijednost.

Ukupni otpor fazno-nultog kruga uključuje: otpor padajućeg transformatora transformatorske stanice, otpor kabela od trafostanice do ulaznog rasklopnog postrojenja zgrade, otpor kabela položenog od razvodnog uređaja do razvodnog uređaja i kabelski otpor samog grupnog voda, čiji je presjek potreban odrediti.

Ako vod ima veliki broj kabelskih vodiča, na primjer, grupni vod velikog broja učvršćenja povezanih petljom, tada se također mora uzeti u obzir otpor kontaktnih priključaka. Za vrlo precizne proračune uzima se u obzir otpor luka na mjestu kvara.

Impedancija fazno-nultog kruga za četverožične kabele prikazana je u tablici 4. U tablici se uzimaju u obzir otpori faznih i neutralnih vodiča. Vrijednosti otpora daju se pri temperaturi jezgre kabela od 65 stupnjeva. Tablica vrijedi i za dvožilne vodove.

Tablica 4. Ukupni otpor fazno-nultog kruga za 4-jezgrene kabele, Ohm / km pri temperaturi jezgre 65^okoC

U gradskim transformatorskim podstanicama u pravilu se ugrađuju transformatori snage 630 kV. I više, s izlaznom impedancijom Rtp manjom od 0,1 Ohm. U ruralnim područjima mogu se koristiti transformatori od 160 do 250 kV. I imaju izlazni otpor reda od 0,15 Ohma, pa čak i transformatore na 40 - 100 kV. I s izlaznom impedancijom od 0,65 - 0,25 Ohma.

Kablovi za napajanje od gradskih transformatorskih podstanica do kućica ASG-a obično se koriste aluminijskim vodičima s presjekom faznih vodiča od najmanje 70 - 120 mm2. Kada je duljina ovih vodova manja od 200 metara, otpor kruga faza-nula dovodnog kabela (Rpc) može se uzeti jednako 0,3 Ohm. Za točniji proračun morate znati duljinu i presjek kabela ili izmjeriti ovaj otpor. Jedan od instrumenata za takva mjerenja (Vektor instrument) prikazan je na Sl. 2.

Sl. 2. Uređaj za mjerenje otpora kruga faza-nula "Vektor"

Otpor vodove mora biti takav da kratkim spojem zajamčeno da struja u krugu premašuje radnu struju elektromagnetskog oslobađanja.Prema tome, za prekidač C25 struja kratkog spoja u liniji treba prelaziti 1,15 × 10 × 25 = 287 A, ovdje je 1,15 sigurnosni faktor. Dakle, otpor kruga faza-nula za prekidač C25 ne smije biti veći od 220V / 287A = 0,76 Ohm. Prema tome, za prekidač C16, otpor kruga ne smije biti veći od 220 V / 1,15x160A = 1,19 Ohma, a za prekidač C10 ne više od 220V / 1,15x100 = 1,91 Ohma.

Tako se za gradsku stambenu zgradu uzima Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 Ohm kada koristite kabel s bakrenim vodičima s presjekom 2,5 mm2 zaštićenim prekidačem C16 u izlaznoj mreži, otpor kabela Rgr (fazni i neutralni vodiči) ne smije prelaziti Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ohma. Prema tablici 4 nalazimo da je njegova duljina - 0,79 / 17,46 = 0,045 km, odnosno 45 metara. Ova je duljina dovoljna za većinu stanova.

Kada koristite osigurač C25 za zaštitu kabela s presjekom od 2,5 mm2, otpor kruga treba biti manji od 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, što odgovara maksimalnoj duljini kabela od 0,36 / 17,46 = 0,02 km, ili 20 metara.

Kada koristimo prekidač C10 za zaštitu grupnog svjetlosnog voda napravljenog kabelom s bakrenim vodičima 1,5 mm2, dobivamo maksimalni dozvoljeni otpor kabela od 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohma, što odgovara maksimalnoj duljini kabela 1,51 / 29, 1 = 0,052 km, ili 52 metra. Ako takvu liniju zaštitite prekidačem C16, tada je maksimalna duljina linije 0,79 / 29,1 = 0,027 km ili 27 metara.

Vidi također:Zašto mjerenja otpora fazne nulte petlje obavljaju profesionalci, a ne hakeri

Victor Ch