Предельно допустимые токи проводов и кабелей

Содержание

Отличие провода и кабеля, расчёт площади сечения проводника и выбор длительно допустимого тока кабеля

Предельно допустимые токи проводов и кабелей

При протекании электрического тока по проводам часть этой энергии тратится на всевозможные паразитные процессы, к которым можно отнести нагревание, создание электромагнитных полей и т. д. Так, нагрев проводника зависит от сопротивления металла, из которого он сделан. Чем выше сопротивление, тем больше потери, и наоборот.

Распространённые проводники

При современном развитии технологий и повышения уровня достатка в домах, стало появляться всё больше электроприборов, потребляющих значительное количество электроэнергии. В связи с этим устаревшая электропроводка перестала справляться с возложенными на неё задачами. Исходя из этого приходится производить монтаж электропроводки применяя строгий расчёт по мощности, принимая во внимание всю электротехнику в доме и потребляемую ей нагрузку.

В домах старой постройки, под штукатуркой, часто можно встретить провода, выполненные из алюминия. Это себя оправдывало, так как мощных потребителей электроэнергии в частном секторе практически не было, и проводники спокойно выдерживали нагрузку. Самое большое распространение получили проводники:

  • Медь. В современной электроэнергетике большую популярность получили проводники, выполненные из меди, по причине того, что её сопротивление относительно невысоко, и выпуск проводов различной марки из неё является конкурентноспособным.
  • Алюминий. Вторым по распространению является алюминий, который по проводимости уступает меди. Но его производство гораздо дешевле, в связи с его распространённостью в земной коре. К минусу этого материала можно отнести его ломкость и деформацию, а также высокую степень коррозии под влиянием внешних факторов в процессе эксплуатации.

Существуют проводники и из других металлов и их сплавов, но они являются очень редкими и используются преимущественно в специализированных отраслях. При этом из стоимость является существенно дороже рассматриваемых, что делает их повседневное использование экономически невыгодным.

Причина выхода из строя электропроводки

Так как практически любой проводник, используемый в быту, имеет своё сопротивление и пропускную способность по току, при перегрузке возникает его нагрев.

При нагреве металл начинает ускоренно окислятся и терять свои проводящие способности, что лавинообразно приводит к выходу электропроводки из строя. Помимо прочего, при температуре свыше 65 градусов по Цельсию, изоляция начинает плавиться.

Хотя и существуют проводники с изоляцией способной выдерживать большую температуру, они являются специализированными и в прямой продаже не встречаются.

Если проводка выбрана с очень большим запасом по току, большим сечением, это приводит к заметному удорожанию и к сложности электромонтажа. Что опять несёт в себе неоправданные финансовые и трудовые затраты. Для того чтобы избежать этого и производят расчёт по допустимому току и сечение проводов выбирают согласно полученным данным.

Площадь сечения электропроводника

В современной промышленности для провода, используемого в быту принято выполнение в форме круга. Шины, расположенные в электрошкафу преимущественно, производят в прямоугольной форме или квадрата.

Для определения поперечного сечения используют формулы: S = πd2 / 4 (для круглого сечения); S = a2 (для квадрата); S = a * b (для прямоугольника). Где число π принимаем = 3,14; d — это диаметр; b, a — являются шириной и длинной сечения.

На сегодня приняты стандартные размеры токопроводящей жилы в кв. мм: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120.

Расчёт мощности для электропроводки

Мощность определяется по стандартной формуле: P = In2Rn, где In — ток нагрузки, (А); R — сопротивление, (Ом); n — реальное количество проводников.

Эта формула подходит когда производиться расчёт для одной нагрузки. В том случае, когда их подключено несколько, расчёт производится отдельно для каждого, а затем полученные результаты суммируются.

Отличие провода от кабеля

Когда заходит речь о проводниках электрического тока, такие слова, как «провод» и «кабель» встречаются довольно часто. Чем провод отличается от кабеля? На первый взгляд, может показаться, что это одно и то же, но разница всё же присутствует.

Под проводом следует понимать одножильный или многожильный проводник, с использованием изоляции или вовсе без неё.

А к кабелям относят систему проводников, покрытых изоляцией, которые часто, для удобства монтажа, и защиты от агрессивной окружающей среды часто объединены дополнительной изоляцией в единую конструкцию.

Получается, что провод представляет собой один проводник, кабель — две и более жилы покрытые изоляцией и объединённые защитной оболочкой. Необходимо отметить, что при монтаже требуется проводить маркировку кабеля бирками согласно пуэ.

Предельно допустимые токи

Предельно допустимые токи проводов и кабелей с изоляцией из пластмассы и резиновой изоляцией принимаются исходя из расчёта нагрева их жил до температуры 65 °С и температуры окружающей среды и земли соответственно 25 °С и 15 °C. При этом регламентируется согласно пуэ допустимый длительный ток для кабелей с пластмассовой и резиновой изоляцией.

В таблице приведены длительно допустимые токи кабеля для проводов и кабелей, выполненных из алюминия и меди.

Исходя из табличных данных следует на сколько ампер можно максимально длительно подавать токовую нагрузку для кабельных линий.

Для того чтобы избежать перегрева электрического проводника, происходящего при чрезмерной длительной нагрузке, и выхода его из строя, следует:

  • Выбрать из какого металла будет использоваться электрический проводник.
  • Правильно рассчитать сечение жил, принимая во внимание все нюансы.

Следует помнить, что пренебрежение этими простыми правилами может привести не только к материальным потерям, но и в случае выхода из строя проводника к поражению электрическим током или массовому возгоранию. Очень часто причиной пожара как раз и является старая электропроводка, не рассчитанная на те нагрузки, которые появились в процессе эксплуатации.

Источник: https://elektro.guru/kabel-i-provoda/raschyot-ploshhadi-secheniya-i-dlitelno-dopustimogo-toka-kabelya.html

Длительно-допустимые токовые нагрузки кабелей

Токи, протекающие по кабелю, нагревают проводник. Это не относится к полезному действию тока, как например, нагревание спирали лампочки или электрической плитки. Поэтому мы и не учитываем это действие, когда рассчитываем общую мощность потребления. Однако забывать о расходе энергии на нагревание проводов не следует, так как это может привести к печальным последствиям.

Величина тока, протекающего по проводам, зависит от мощности устройств-потребителей, так как мощность, выделяемая на самих проводах, пренебрежимо мала — в связи с малым удельным сопротивлением металлов, используемых для провода и в кабеле проводки. Ток течет только тогда, когда мы включаем в сеть приборы.

При этом суммарный ток в каждый момент времени определяется только мощностью приборов (связанной с сопротивлением), потребляющих энергию в сети именно в этот момент времени. Но при расчете сети по току и мощности всегда необходимо брать только ситуации, когда одновременно включены все потребляющие устройства.

Только такой подход дает возможность застраховаться от всех возможных перегрузок. Но и это еще не все. В момент включения многие устройства потребляют так называемый стартовый ток, который может быть процентов на 10–20 выше по потреблению от стационарной работы данного устройства.

Это связано у некоторых устройств с трудностью запуска — разгона массивных роторов, создания рабочих перепадов давления и так далее. Поэтому при выполнении расчета требуется делать поправку еще и на это.

Допустимый длительный ток для кабелей 

Токонесущие провода под действием тока нагреваются всегда. Весь вопрос только в количестве выделяемой теплоты.

С одной стороны, она зависит от протекающего тока, удельного сопротивления материала проводника, его сечения, с другой — от факторов отведения тепла в условиях прохождения проводов: от количества проводов и их близости, изоляции, которая препятствует теплоотводу, наличия коробов или каналов, в которые заправлен кабель, скрытности проводки. И вообще, от климатических факторов, действующих на кабель в местах прохождения проводов: вентиляции, открытого пространства и так далее.

Качество проводки и старение

В результате действия всех этих многочисленных факторов провод, систематически нагревающийся от проходящего по нему тока, с точки зрения безопасности может быть:

  • Надежным носителем тока и напряжения. У такого провода срок будущей безаварийной работы можно считать неограниченным.
  • Старым или стареющим носителем электроэнергии. Качество провода за время эксплуатации снизилось, ухудшилась изоляция, стыки и соединения проводов потеряли часть проводимости. Старение провода имеет склонность со временем накапливаться и способствовать увеличению скорости старения и возрастанию отрицательных факторов.
  • Опасной проводкой электроэнергии. Режим работы таков, что аварии вероятны. Это выражается в увеличении нагрева проводов на обычном токе, неравномерности нагрева из-за ухудшения изоляции, окислении контактов, ухудшении равномерности сечения проводов из-за естественного для металлов окисления. Неравномерности тоже имеют свойство усиливать старение и локально ухудшать качество.
Читайте также  Как подключить электродвигатель с 4 проводами

 Температура, таким образом, является очень важным показателем безопасности работы электрической проводки. Кроме того, температурный режим сам по себе способен ухудшать проводку, а в случаях превышения предельного порога приводить к авариям. В результате допустимые токовые нагрузки кабелей должны быть уменьшены.

Например, есть такое правило, что каждые 8° лишнего нагрева кабеля по току ускоряют процессы (и химические, и физические) в материале в два раза. Это отражается на характеристиках проводника (особенно алюминиевого) и ухудшает характеристики изолятора.

Изоляция и температура

Изоляция в результате нагрева сама может стать источником опасных и вредных факторов. Например, ПВХ при увеличении температуры ведет себя так:

  • 80 °С — размягчение;
  • 100 °С — выделение HCl (летучего вредного газа, хлористого водорода, который при растворении в воде становится соляной кислотой). С повышением температуры процесс усиливается. При 160 °С его уже выделится 50%, при 300 °С — 85%;
  • 210 °С — плавление;
  • 350 °С — начинается возгорание углеродной основы ПВХ.

Это касается твердого ПВХ, мягкий содержит много добавок-пластификаторов, которые улетучиваются и способны загореться уже при 200 °С.

Размягчение, тем более плавление, кроет в себе другую опасность — могут сблизиться несущие ток провода, что обычно приводит к КЗ и возгоранию.

По соображениям безопасности верхней границей температуры проводов, по которым проходит электрический ток, установили 65 °С. Это при окружающей температуре воздуха 25 °С, земли — 15 °С.

Задача выдержать такую норму нагрева состоит в том, чтобы для всего разнообразия условий подобрать сечения для проводов из разных материалов, применяемых в электротехнике, достаточные для безопасного, то есть без накопления тепла, прохождения тока.

Обязательным условием является то, что имеется в виду допустимый длительный ток для кабелей, а не кратковременные перегрузки.

От внезапных перегрузок по току провода и кабели должны защищать автоматы на щите питания.

Причем их номиналы подбираются так, чтобы они были выше токов, возникающих при кратковременных, но допустимых перегрузках, но ниже опасных для сети перенапряжений.

Структура проводки потребляющей сети

Потребляющая сеть состоит из нескольких групп потребителей. В каждой из них свой характер нагрузок и режим токов, следовательно, и проводка должна соответствовать правилам безопасности. Самое главное правило: должна быть обеспечена высокая нагружаемость там, где нагружено. То есть вводные провода, несущие всю тяжесть потребления в сети, должны быть самыми большими по сечению, поскольку через них идет расход энергии на всю мощность нагрузок в рассматриваемой сети.

Пример. Расчет сечения кабеля для квартирной потребляющей сети

В таблице приведены приборы потребления

Ток шины из формулы суммарной мощности

Формула суммарной мощности

при KИ , коэффициенте использования, равном 75% и cos j = 1,

получается в диапазоне  I = 41–81 А. Для проводки, учитывающей любые возможные варианты мощностей подключаемых электроприборов, следует брать верхнее значение и запас на будущее порядка 10–20%. Поэтому принимаем максимальный ток, равный 100 А.

Возможно, такая нагрузка ляжет на шины домовой сети тяжким бременем, и электроснабженческая организация не разрешит иметь столько потребителей сразу, однако выбор проводов не должен зависеть от таких «политических» вопросов. Тем более что проводка в старых домах уже демонстрирует недальновидность прежних ограничений.

Сечение шин, подведенных к квартирам, надо принимать как данность. Если мы делаем разводку в квартире сами, то делим ее на несколько подсетей по группам по току потребляющих устройств. От шин щитка питания каждая подсеть будет запитана отдельно. И выполнять ее нужно с расчетом на максимальное потребление именно в этой подсети.

Пуэ — правила устройства электроустановок

Для регламентации безопасности, касающейся всего, что связано с электроэнергией, существует система правил, которые начали разрабатываться с самого начала использования электроэнергии (1899 год, Первый всероссийский электротехнический съезд) и приводиться в систему, близкую к современной, сразу после Великой Отечественной войны в 1946–1949 годах. И существуют и продолжают разрабатываться и сейчас — в России, Белоруссии и на Украине.

Электробезопасность — это очень серьезно, несмотря на расхождения во взглядах где-то еще. У нас, например, предусматриваются и штрафы за несоблюдение правил устройства электроустановок для граждан, должностных лиц и предпринимателей и для юридических лиц.

То, что касается безопасности электропроводки, собрано в 1 разделе в 3 главе.

В таблицах отображен допустимый длительный ток для кабелей для множества вариантов проводов, металлов (разное удельное сопротивление), изоляции, характера (одножильный – многожильный), сечения провода, а также способов прокладки кабеля.

Полный текст 3 главы из 1 раздела 7-го издания ПУЭ имеется в следующем файле. Допустимый длительный ток для кабелей в них представлен в таблицах 3.1.7.4 – 3.1.7.11.

Для нашего примера построим таблицу, разбив всех потребителей на группы, в каждой группе посчитаем суммарную мощность, ток и найдем по ПУЭ соответствующее ему сечение кабеля для меди и алюминия.

В нашем случае выделим подсети и просчитаем для каждой из них суммарную мощность и максимальный ток. Из ПУЭ сделаем выбор сечения провода для медных проводов и алюминия:

Получилось, для осветительной сети подходит сечение провода 1 мм2 меди или 2 мм2  алюминия.

Для розеточной сети с невысоким потреблением (жилые помещения), соответственно,
1,5 и 2,5 мм2.

Две розеточные подсети со значительным уровнем потребления — в кухне и ванной — дали 4 и 5–6 мм2.

Отдельные потребители могут быть запитаны и отдельной проводкой с индивидуальным расчетом тока и сечения.

Источник: https://domelectrik.ru/baza/teoriya/dlitelno-dopustimyy-tok-kabelya-po-pue

Длительно допустимые токи кабелей согласно ПУЭ: выбор медных и алюминиевых проводов

В процессе постройки дома в любом случае будет монтироваться проводка. В этот период нужно особенно тщательно выбирать сечение проводов и максимальную необходимую мощность, которую они могут выдерживать. Для этого учитываются приблизительные данные обо всех потребителях электричества, приборах (начиная от кухонной, бытовой техники, заканчивая электрическим отоплением). В этих целях полагаются на длительно допустимые токи кабелей ПУЭ.

Внутрення часть кабеля, по которой транспортируется ток, изготавливается из металла. Именно эту часть ещё называют сечением кабеля. В качестве единиц измерения используют квадратные миллиметры. В зависимости от сечения кабеля он будет способен пропускать напряжение определённой мощности. Ток, как известно, приводит к выделению тепла.

Эти температуры можно разделить на три разновидности:

  • изоляция останется целой при прохождении тока по кабелю;
  • изоляция расплавится, но внутренняя часть (металлическая) останется невредимой;
  • металл расплавится от такой температуры.

Допуск может получить кабель только в первом варианте. Если изоляция при определённом уровне тока плавится, использовать такие провода нельзя. Также стоит отметить, что с уменьшением сечения провода будет возрастать его сопротивление, в связи с этим напряжение в кабеле будет падать. Но с другой стороны, увеличение сечения приводит к большой массе самого провода и его стоимости.

Если говорить о материалах, из которых изготавливается внутренняя часть кабеля, то в основном используют медь или алюминий. Медь более качественная и дорогая в связи с тем, что у неё более высокий уровень пропускной способности тока. Медь и алюминий имеют разные характеристики и физические свойства. Это важно учитывать, поскольку при одинаковом диаметре провода материалы будут выдерживать разные нагрузки.

Расчёт по формуле

Зная необходимую формулу, даже начинающий мастер без соответствующего опыта работы сможет определить необходимое сечение кабеля. Именно это значение нужно высчитывать, поскольку существуют кабели с одной жилой, двумя и более.

То есть если изделие двужильное, то нужно учитывать общую площадь сечения двух жил. Преимуществом многожильных кабелей является то, что они более стойкие, гибкие. Они не «боятся» изломов при выполнении монтажных работ.

В основном производители для изготовления такого варианта используют медь.

Для определения допустимого тока для медных проводов или алюминиевых одножильного типа можно применять такую формулу: S = число пи * d 2 / 4 = 0.785 d 2 . При этом S — это площадь в квадратных миллиметрах, а d — диаметр.

Для того чтобы рассчитать допустимый ток для алюминиевых проводов или с использованием любого другого материала, применяется формула: S = 0.785 * n * d 2 . S — площадь, d — диаметр, n — число жил.

Диаметр провода можно определить с помощью микрометра или штангенциркуля, предварительно сняв изоляцию. Таким образом, можно сделать выбор сечения кабеля по току. Таблице ПУЭ такие расчёты будут отвечать.

Допустимая плотность

Плотность определить ещё проще. Для этого достаточно число ампер разделить на сечение. От этого показателя также будет зависеть очень много. В первую очередь плотность отвечает за стабильность работы электросети. Проводку можно разделить на два типа:

Характерными особенностями открытой является лучшая плотность тока за счёт большой теплоотдачи. Закрытую необходимо покупать с поправкой в меньшую сторону, поскольку это может вызвать перегрев, короткое замыкание и даже пожар.

Расчёты тепла — довольно сложный процесс. На практике исходят из максимально допустимой температуры самого слабого элемента конструкции. Таким образом, максимально допустимая плотность тока — это величина, при которой пользоваться проводкой будет безопасно. При этом стоит учитывать и максимальную температуру окружающей среды.

Читайте также  Укладка проводов в системном блоке

Плотность меди в открытой проводке составляет 5 А/мм2, а закрытой 4 А/мм2. Плотность алюминия в открытой проводке 3.5 А/мм2, а в закрытой 3 А/мм2. В основном современные провода имеют изоляцию, сделанную из ПВХ или полиэтилена. Они допускают нагрев максимум до 90 градусов.

Также стоит разобраться с определением терминов открытая и закрытая проводка. Первый вариант всегда располагается в открытом пространстве. Прикрепляется к стене хомутами, может быть скреплена с тросом или быть натянутой по воздуху от стены до стены. Закрытая может находиться в лотках, трубах, быть замурованной в стене или под штукатуркой. Закрытой будет считаться проводка, если она находится в распределительных коробах или щитках. Её минусом можно считать меньшую степень охлаждения.

Рекомендации по обустройству

Обустройство и монтаж проводки, кроме других навыков, требует умений и общего понимания проектирования. При этом, если имеются довольно хорошие навыки в электромонтаже, хорошую электросеть не сделать. Бывают случаи, когда люди путают проектирование с оформлением какой-либо разрешающей документации в государственных органах.

Самый простой проект можно составить с помощью карандаша и листка бумаги. Для начала следует нарисовать приблизительный план всего помещения. Он необязательно должен быть пропорциональный, поскольку это только образец. Дальше следует прикинуть расположение всех будущих розеток. Нужно также узнать мощность всех потребителей электричества в доме: утюги, чайники, любые другие кухонные приборы, различная бытовая техника, лампочки и тому подобное.

Затем нужно определить, в каких помещениях будет большая нагрузка на электросеть, а в каких маленькая. Как правило, самым большим потребителем электричества в доме является кухня, так как там имеется множество различной бытовой техники. Кроме этого, на кухне иногда размещают и стиральную машину, что создаёт ещё более высокую степень нагрузки. Такой план позволит выбрать оптимальное сечение кабелей для каждого помещения.

При правильных подсчётах можно существенно сэкономить деньги на сечении проводки. Подсчитав нужное сечение, необходимо сложить весь требуемый метраж и получить общую стоимость такого оборудования. Каждая комната должна иметь свою линию и автоматический выключатель. В щитке их можно так и подписать «кухня», «спальня» и так далее. Если будет перепад напряжения, то автоматический предохранитель сработает и самостоятельно выключит подачу электричества.

Кроме этого, такой подход позволяет, к примеру, чинить розетку в спальне, предварительно выключив линию, а на кухне можно заниматься обычными делами, поскольку там подача электричества будет осуществляться.

В сырых помещениях нужно использовать проводку с двойной изоляцией. Рекомендуется покупать современные розетки и выключатели, основанные на европейском стандарте безопасности с применением заземления. При этом его ещё нужно правильно подключать. Одножильные медные провода лучше сильно не сгибать (небольшой угол допустим), поскольку это может привести к излому. Закрытые провода в шахтах и каналах должны лежать ровно. Но стоит отметить, что их нельзя зажимать, а в канале они должны размещаться свободно.

Устанавливая розетки и выключатели, следует оставлять несколько лишних сантиметров для страховки. При расчёте допустимого размера кабеля этот параметр также учитывается. Монтируя кабель, нужно обратить внимание на острые углы, которые могут повредить изоляцию провода, и удалить их. Затягивать клеммы при подключении необходимо особенно тщательно. Одножильные варианты нужно затягивать два раза. Это связано с их особенностью осадки, из-за чего со временем соединения ослабляются сами по себе.

Медные и алюминиевые провода несовместимы между собой по своим химическим характеристикам, то есть соединять их между собой нельзя. Если возникла особая потребность в этом, то нужно использовать специальные соединители, оцинкованные шайбы или клемы. Место, в котором они будут состыковываться, должно быть сухим.

Согласно общепринятым правилам, фазные провода (плюс) должны быть белого или коричневого цвета. Минус (заземление) — жёлто-зелёный цвет. Соблюдение расцветки повысит безопасность электросети в несколько раз.

В проекте любой комнаты, начиная от кухни и заканчивая спальней, очень важно правильно выбрать сечение кабеля по току. ПУЭ — основные нормы, на которые следует обращать внимание. Правильный выбор оборудования обеспечит хороший уровень пожаробезопасности.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/kabeli/dlitelno-dopustimye-toki-kabeley-soglasno-pue.html

Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны (Издание шестое), от 10 декабря 1979 года

Переход к Содержаниюдокумента осуществляется по ссылке

Область применения

1.3.1. Настоящая главаПравил распространяется на выбор сечений электрических проводников(неизолированные и изолированные провода, кабели и шины) понагреву, экономической плотности тока и по условиям короны.

Еслисечение проводника, определенное по этим условиям, получаетсяменьше сечения, требуемого по другим условиям (термическая иэлектродинамическая стойкость при токах КЗ, потери и отклонениянапряжения, механическая прочность, защита от перегрузки), тодолжно приниматься наибольшее сечение, требуемое этимиусловиями.

Выборсечений проводников по нагреву

1.3.2. Проводники любогоназначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельнодопустимого нагрева с учетом не только нормальных, но ипослеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта ивозможных неравномерностей распределения токов между линиями,секциями шин и т.п. При проверке на нагрев принимается получасовоймаксимум тока, наибольший из средних получасовых токов данногоэлемента сети.

1.3.3. Приповторно-кратковременном и кратковременном режимах работыэлектроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин идлительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестверасчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следуетпринимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом:

1) для медных проводниковсечением до 6 мм, а для алюминиевых проводников до 10мм ток принимается как для установок сдлительным режимом работы;

2) для медных проводниковсечением более 6 мм, а для алюминиевых проводников более 10мм ток определяется умножением допустимогодлительного тока на коэффициент , где — выраженная в относительных единицахдлительность рабочего периода (продолжительность включения поотношению к продолжительности цикла).

1.3.4. Длякратковременного режима работы с длительностью включения не более 4мин и перерывами между включениями, достаточными для охлажденияпроводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимыетоки следует определять по нормам повторно-кратковременного режима(см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также приперерывах недостаточной длительности между включениями наибольшиедопустимые токи следует определять как для установок с длительнымрежимом работы.

1.3.5. Для кабелейнапряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущихнагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременнаяперегрузка, указанная в табл.1.3.1.

Таблица 1.3.1

Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Коэффициентпредварительнойнагрузки Видпрокладки Допустимаяперегрузка по отношению к номинальной нагрузке втечение, ч
0,5 1,0 3,0
0,6 В земле 1,35 1,30 1,15
На воздухе 1,25 1,15 1,10
В трубах (в земле) 1,20 1,10 1,10
0,8 В земле 1,20 1,15 1,10
На воздухе 1,15 1,10 1,05
В трубах (в земле) 1,10 1,05 1,00

1.3.6.

На периодликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовойизоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей споливинилхлоридной изоляцией до 15% номинальной на время максимумовнагрузки продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 сут.

,если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышаетноминальной.

На период ликвидациипослеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажнойизоляцией допускаются перегрузки в течение 5 сут. в пределах,указанных в табл.1.3.2.

Таблица 1.3.2

Допустимая на период ликвидации послеаварийногорежима перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажнойпропитанной изоляцией

Коэффициентпредварительной нагрузки Видпрокладки Допустимаяперегрузка по отношению к номинальной нагрузке припродолжительности максимума, ч
1 3 6
0,6 В земле 1,5 1,35 1,25
На воздухе 1,35 1,25 1,25
В трубах (в земле) 1,30 1,20 1,15
0,8 В земле 1,35 1,25 1,20
На воздухе 1,30 1,25 1,25
В трубах (в земле) 1,20 1,15 1,10

Для кабельных линий,находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузки должны бытьпонижены на 10%.

Перегрузка кабельныхлиний напряжением 20-35 кВ не допускается.

1.3.7. Требования кнормальным нагрузкам и послеаварийным перегрузкам относятся ккабелям и установленным на них соединительным и концевым муфтам иконцевым заделкам.

1.3.8. Нулевые рабочиепроводники в четырехпроводной системе трехфазного тока должны иметьпроводимость не менее 50% проводимости фазных проводников; внеобходимых случаях она должна быть увеличена до 100% проводимостифазных проводников.

Источник: http://docs.cntd.ru/document/464622759

Длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов

Если электрический ток будет протекать по проводнику в течение длительного времени, в этом случае установится определенная стабильная температура данного проводника, при условии неизменной внешней среды.

Величины токов, при которых температура достигает максимального значения, в электротехнике известны как длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. Данные величины соответствуют определенным маркам проводов и кабелей. Они зависят от изоляционного материала, внешних факторов и способов прокладки.

Большое значение имеет материал и сечение кабельно-проводниковой продукции, а также режим и условия эксплуатации.

Причины нагрева кабеля

Причины повышения температуры проводников тесно связаны с самой природой электрического тока. Всем известно, что по проводнику под действием электрического поля упорядоченно перемещаются заряженные частицы – электроны. Однако для кристаллической решетки металлов характерны высокие внутренние молекулярные связи, которые электроны вынуждены преодолевать в процессе движения. Это приводит к высвобождению большого количества теплоты, то есть, электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Данное явление похоже на выделение теплоты под действием трения, с той разницей, что в рассматриваемом варианте электроны соприкасаются с кристаллической решеткой металла. В результате, происходит выделение тепла.

Такое свойство металлических проводников имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Эффект нагрева используется на производстве и в быту, как основное качество различных устройств, например, электрических печей или электрочайников, утюгов и другой техники.

Читайте также  Марки электрических проводов и кабелей

Отрицательными качествами являются возможные разрушения изоляции при перегреве, что может привести к возгоранию, а также выходу из строя электротехники и оборудования. Это означает, что длительные токовые нагрузки для проводов и кабелей превысили установленную норму.

Существует множество причин чрезмерного нагрева проводников:

  • Основной причиной часто становится неправильно выбранное сечение кабеля. Каждый проводник обладает собственной максимальной пропускной способностью тока, измеряемого в амперах. Прежде чем подключать тот или иной прибор, необходимо установить его мощность и только потом выбирать сечение. Выбор следует делать с запасом мощности от 30 до 40%.
  • Другой, не менее распространенной причиной, считаются слабые контакты в местах соединений – в распределительных коробках, щитках, автоматических выключателях и т.д. При плохом контакте провода будут нагреваться, вплоть до их полного перегорания. Во многих случаях достаточно проверить и подтянуть контакты, и чрезмерный нагрев исчезнет.
  • Довольно часто контакт нарушается из-за неправильного соединения медных и алюминиевых проводов. Чтобы избежать окисления в местах соединений этих металлов, необходимо использовать клеммники.

Для правильного расчета сечения кабеля нужно вначале определить максимальные токовые нагрузки. С этой целью сумма всех номинальных мощностей у используемых потребителей, должна быть поделена на значение напряжения. Затем, с помощью таблиц можно легко подобрать нужное сечение кабеля.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Правильно выбранное сечение проводника не допускает падений напряжения, а также излишних перегревов под воздействием проходящего электротока. То есть, сечение должно обеспечивать наиболее оптимальный режим работы, экономичность и минимальный расход цветных металлов.

Сечение проводника выбирается по двум основным критериям, как допустимый нагрев и допустимая потеря напряжения. Из двух значений сечения, полученных при расчетах, выбирается большая величина, округляемая до стандартного уровня.

Потеря напряжения оказывает серьезное влияние преимущественно на состояние воздушных линий, а величина допустимого нагрева оказывает серьезное влияние на переносные шланговые и подземные кабельные линии.

Поэтому сечение для каждого вида проводников определяется в соответствии с этими факторами.

Понятие допустимой силы тока по нагреву (Iд) представляет собой протекающую по проводнику силу тока в течение длительного времени, в процессе которого появляется значение длительно допустимой температуры нагрева.

При выборе сечения необходимо соблюдение обязательного условия, чтобы расчетная сила тока Iр соответствовала допустимой силе тока по нагреву Iд.

Значение Iр определяется по следующей формуле: Iр, в которой Рн является номинальной мощностью в кВт; Кз – коэффициент загрузки устройства, составляющий 0,8-0,9; Uн – номинальное напряжение устройства; hд – КПД устройства; cos j – коэффициент мощности устройства 0,8-0,9.

Таким образом, любому току, протекающему через проводник в течение длительного времени, будет соответствовать определенное значение установившейся температуры проводника. При этом, внешние условия, окружающие проводник, остаются неизменными. Величина тока, при которой температура данного кабеля считается максимально допустимой, известна в электротехнике, как длительно допустимый ток кабеля. Этот параметр зависит от материала изоляции и способа прокладки кабеля, его сечения и материала жил.

Когда рассчитываются длительно допустимые токи кабелей, обязательно используется значение максимальной положительной температуры окружающей среды. Это связано с тем, что при одинаковых токах теплоотдача происходит значительно эффективнее в условиях низких температур.

В разных регионах страны и в разное время года температурные показатели будут отличаться. Поэтому в ПУЭ имеются таблицы с допустимыми токовыми нагрузками для расчетных температур. Если же температурные условия значительно отличаются от расчетных, существуют поправки с помощью коэффициентов, позволяющих рассчитать нагрузку для конкретных условий. Базовое значение температуры воздуха внутри и вне помещений устанавливается в пределах 250С, а для кабелей, проложенных в земле на глубине 70-80 см – 150С.

Расчеты с помощью формул достаточно сложные, поэтому на практике чаще всего используется таблица допустимых значений тока для кабелей и проводов. Это позволяет быстро определить, способен ли данный кабель выдержать нагрузку на данном участке при существующих условиях.

Условия теплоотдачи

Наиболее эффективными условиями для теплоотдачи является нахождение кабеля во влажной среде. В случае прокладки в грунте, отведение тепла зависит от структуры и состава грунта и количества влаги, содержащейся в нем.

Для того чтобы получить более точные данные, необходимо определить состав почвы, влияющий на изменение сопротивления. Далее с помощью таблиц находится удельное сопротивление конкретного грунта. Данный параметр может быть уменьшен, если выполнить тщательную трамбовку, а также изменить состав засыпки траншеи. Например, теплопроводность пористого песка и гравия ниже, чем у глины, поэтому кабель рекомендуется засыпать глиной или суглинком, в которых отсутствуют шлаки, камни и строительный мусор.

Воздушные кабельные линии обладают плохой теплоотдачей. Она ухудшается еще больше, когда проводники прокладываются в кабель-каналах с дополнительными воздушными прослойками. Кроме того, кабели, расположенные рядом, подогревают друг друга. В таких ситуациях выбираются минимальные значения нагрузок по току.

Чтобы обеспечить благоприятные условия эксплуатации кабелей, значение допустимых токов рассчитывается в двух вариантах: для работы в аварийном и длительном режиме. Отдельно рассчитывается допустимая температура на случай короткого замыкания. Для кабелей в бумажной изоляции она составит 2000С, а для ПВХ – 1200С.

Значение длительно допустимого тока и допустимая нагрузка на кабель представляет собой обратно пропорциональную зависимость температурного сопротивления кабеля и теплоемкости внешней среды.

Необходимо учитывать, что охлаждение изолированных и неизолированных проводов происходит в совершенно разных условиях. Тепловые потоки, исходящие от кабельных жил, должны преодолеть дополнительное тепловое сопротивление изоляции.

На кабели и провода, проложенные в земле и трубах, существенно влияет теплопроводность окружающей среды.

Если в одной траншее прокладывается сразу несколько кабелей, в этом случае условия их охлаждения значительно ухудшаются. В связи с этим длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели снижаются на каждой отдельной линии. Данный фактор нужно обязательно учитывать при расчетах. На определенное количество рабочих кабелей, проложенных рядом, существуют специальные поправочные коэффициенты, сведенные в общую таблицу.

Таблица нагрузок по сечению кабеля

Передача и распределение электрической энергии совершенно невозможно без проводов и кабелей. Именно с их помощью электрический ток подводится к потребителям. В этих условиях большое значение приобретает токовая нагрузка по сечению кабеля, рассчитываемая по формулам или определяемая с помощью таблиц. В связи с этим, сечения кабелей подбираются в соответствии с нагрузкой, создаваемой всеми электроприборами.

Предварительные расчеты и выбор сечения обеспечивают бесперебойное прохождение электрического тока. Для этих целей существуют таблицы с широким спектром взаимных связей сечения с мощностью и силой тока. Они используются еще на стадии разработки и проектирования электрических сетей, что позволяет в дальнейшем исключить аварийные ситуации, влекущие за собой значительные затраты на ремонт и восстановление кабелей, проводов и оборудования.

Существующая таблица токовых нагрузок кабелей, приведенная в ПУЭ показывает, что постепенный рост сечения проводника вызывает снижение плотности тока (А/мм2). В некоторых случаях вместо одного кабеля с большой площадью сечения, более рациональным будет использование нескольких кабелей с меньшим сечением. Однако, данный вариант требует экономических расчетов, поскольку при заметной экономии цветного металла жил, возрастают затраты на устройство дополнительных кабельных линий.

Выбирая наиболее оптимальное сечение проводников с помощью таблицы, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во время проверки на нагрев, токовые нагрузки на провода и кабели принимаются из расчета их получасового максимума. То есть, учитывается средняя максимальная получасовая токовая нагрузка для конкретного элемента сети – трансформатора, электродвигателя, магистралей и т.д.

Кабели, рассчитанные на напряжение до 10 кВ, имеющие пропитанную бумажную изоляцию и работающие с нагрузкой, не превышающей 80% от номинала, допускается краткосрочная перегрузка в пределах 130% на максимальный период 5 суток, не более 6 часов в сутки.

Когда нагрузка кабеля по сечению определяется для линий, проложенных в коробах и лотках, ее допустимое значение принимается как для проводов, уложенных открытым способом в лотке в одном горизонтальном ряду. Если провода прокладываются в трубах, то это значение рассчитывается, как для проводов, уложенных пучками в коробах и лотках.

Если в коробах, лотках и трубах прокладываются пучки проводов в количестве более четырех, в этом случае допустимая токовая нагрузка определяется следующим образом:

  • Для 5-6 проводов, нагруженных одновременно, считается как при открытой прокладке с коэффициентом поправки 0,68.
  • Для 7-9 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,63.
  • Для 10-12 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,6.

Таблица для определения допустимого тока

Расчеты, выполняемые вручную, не всегда позволяют определить длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. В ПУЭ содержится множество разных таблиц, в том числе и таблица токовых нагрузок, содержащая готовые значения, применительно к различным условиям эксплуатации.

Характеристики проводов и кабелей, приведенные в таблицах, дают возможность нормальной передачи и распределения электроэнергии в сетях с постоянным и переменным напряжением. Технические параметры кабельно-проводниковой продукции находятся в очень широком диапазоне. Они различаются собственной маркировкой, количеством жил и другими показателями.

Таким образом, перегрев проводников при постоянной нагрузке можно исключить путем правильного подбора длительно допустимого тока и расчетов отведения тепла в окружающую среду.

Источник: https://electric-220.ru/news/dlitelno_dopustimye_tokovye_nagruzki_dlja_provodov_i_kabelej/2016-11-02-1104

Понравилась статья? Поделить с друзьями: