Auswahl des Kabel- und Leitungsquerschnitts: durch Erwärmung, durch Strom, durch Spannungsverlust

Der Querschnitt von Drähten und Kabeln wird auf der Grundlage der zulässigen Erwärmung unter Berücksichtigung des Normal- und Notbetriebs sowie der ungleichmäßigen Stromverteilung zwischen einzelnen Leitungen bestimmt, da die Erwärmung die physikalischen Eigenschaften des Drahtes verändert, seinen Widerstand erhöht und den Widerstand erhöht unnötiger Verbrauch elektrischer Energie zur Erwärmung leitender Teile und zur Verkürzung der Lebensdauer der Isolierung. Übermäßige Hitze gefährdet die Isolierung und Kontaktverbindungen und kann zu Bränden und Explosionen führen.

Auswahl des Kabels und des Heizdrahtquerschnitts

Die Auswahl des Querschnitts aus den Bedingungen der zulässigen Erwärmung beschränkt sich auf die Verwendung der einschlägigen Tabellen der langfristig zulässigen Strombelastungen Id, bei denen die Leiter auf die in der Praxis festgelegte maximal zulässige Temperatur erhitzt werden, um vorzeitige Ausfälle zu verhindern Verschleiß der Isolierung, um einen zuverlässigen Kontakt an den Anschlusspunkten des Drahtes zu gewährleisten und verschiedene Notfallsituationen zu beseitigen, die bei Id ≥ Ip, Ip – Nennlaststrom auftreten.

Bei der Auswahl des Kabelquerschnitts werden sporadisch auftretende Belastungen auf einen reduzierten Dauerstrom umgerechnet

Dabei ist Ipv der Ruhestrom des Empfängers mit der Dauer der PV-Aktivierung.

Bei der Wahl des Querschnitts von Drähten und Kabeln ist zu berücksichtigen, dass bei gleicher Erwärmungstemperatur die zulässige Stromdichte von leitenden Drähten mit größerem Querschnitt kleiner sein sollte, da deren Querschnitt auf mehr zunimmt - groß ist der Wachstumsgrad der Kühlfläche (siehe Abb. 1). Aus diesem Grund werden zur Einsparung von Buntmetallen häufig anstelle eines Kabels mit größerem Querschnitt zwei oder mehr Kabel mit kleinerem Querschnitt gewählt.

Abbildung 1. Diagramm der Abhängigkeit der zulässigen Stromdichte vom Querschnitt von Kupferleitern in einem dreiadrigen Außenkabel für eine Spannung von 6 kV mit imprägnierter Papierisolierung, erhitzt durch Strom auf eine Temperatur von + 65 ° C bei eine Lufttemperatur von +25 «C.

Bei der endgültigen Auswahl von Drähten und Kabeln im Hinblick auf den zulässigen Erwärmungszustand gemäß den entsprechenden Tabellen ist nicht nur der geschätzte Strom der Leitung, sondern auch die Art ihrer Verlegung, das Material der Drähte usw. zu berücksichtigen die Umgebungstemperatur.

Kabelleitungen für Spannungen über 1000 V, ausgewählt nach den Bedingungen der zulässigen Langstromerwärmung, werden auch auf Erwärmung durch Kurzschlussströme überprüft. Für den Fall, dass die Temperatur von Kupfer- und Aluminiumleitern von Kabeln mit imprägnierter Papierisolierung mit Spannung bis 10 kV 200 °C und von Kabeln für Spannung 35-220 kV über 125 °C überschreitet, erhöht sich ihr Querschnitt entsprechend.

Der Querschnitt von Drähten und Kabeln interner Stromnetze mit einer Spannung von bis zu 1000 V ist auf die Schaltfähigkeiten linearer Schutzgeräte – Sicherungen und Leistungsschalter – abgestimmt, sodass die Ungleichung Azd / Azc h gerechtfertigt ist, wobei kz – the Vielfaches des zulässigen Dauerstroms der Leitung zum Nennstrom oder dem Strom der Schutzeinrichtung Azs (von PUE). Wenn die obige Ungleichung nicht erfüllt wird, muss der ausgewählte Hauptabschnitt entsprechend vergrößert werden.

Auswahl des Querschnitts von Kabeln und Leitungen für Spannungsverluste

Der Querschnitt der Kabel und Leitungen ist entsprechend den Heizbedingungen und im Einklang mit den Schaltfähigkeiten der Schutzgeräte hinsichtlich des relativen linearen Spannungsverlusts zu prüfen.

Dabei ist U die Spannung der elektrischen Energiequelle und Unom die Spannung am Anschlusspunkt des Empfängers.

Die zulässige Abweichung der Motorklemmenspannung von der Nennspannung sollte ± 5 % nicht überschreiten und kann in manchen Fällen + 10 % erreichen.

In Beleuchtungsnetzen sollte der Spannungsabfall für die am weitesten entfernten Lampen der internen Arbeitsbeleuchtung und Projektorinstallationen der Außenbeleuchtung 2,5 % der Nennspannung der Lampen nicht überschreiten, für Lampen für Außen- und Notbeleuchtung – 5 %, und in Netzwerken mit Spannung 12.,. 42 V – 10 %. Eine stärkere Spannungsreduzierung führt zu einer erheblichen Verringerung der Beleuchtung von Arbeitsplätzen, führt zu einer Verringerung der Arbeitsproduktivität und kann dazu führen, dass die Zündung von Gasentladungslampen nicht gewährleistet ist. Die höchste Spannung der Lampen sollte in der Regel 105 % ihres Nennwertes nicht überschreiten.

Eine Erhöhung der Spannung der internen Stromversorgungsnetze über das in den Normen vorgesehene Maß hinaus ist nicht zulässig, da dies zu einem erheblichen Anstieg des Verbrauchs elektrischer Energie, einer Verkürzung der Lebensdauer der Stromversorgung und der Beleuchtung elektrischer Energie führt Ausrüstung und manchmal zu einer Verschlechterung der Qualität der Produkte.

Reis. 2. Berechnung des Spannungsverlusts in einer dreiphasigen Dreiwegeleitung bei der Auswahl des Kabel- und Leitungsquerschnitts: a-mit einer Last am Ende der Leitung, b-mit mehreren verteilten Lasten.

Überprüfen Sie den Querschnitt der Drähte einer dreiphasigen Dreidrahtleitung mit einer Last am Ende (Abb. 2, a), gekennzeichnet durch den Nennstrom Azp und den Leistungsfaktor cos phi für den relativen linearen Spannungsverlust folgendermaßen:

wobei Unom die Nennspannung des Netzes ist, V, Ro und Xo der aktive bzw. induktive Widerstand eines Kilometers der Leitung sind, ausgewählt aus den Referenztabellen, Ohm / km, Pp die berechnete Wirkleistung der Last , kW; L ist die Länge der Linie, km.

Für eine unverzweigte dreiphasige Dreileiter-Hauptleitung mit konstantem Querschnitt, die über sie verteilt Lasten mit den Nennströmen Azstr1, AzR2, ..., Azr und den entsprechenden Leistungsfaktoren cos phi1, cos phi2, ..., cos führt phi entfernt von der Stromquelle in den Abständen L1, L2, …, Ln (Abb. 2, b), der relative lineare Spannungsverlust zum am weitesten entfernten Empfänger:

wobei PRi Wirkleistung – berechnete i-te Last, entfernt von der Stromquelle im Abstand L.

Wenn sich herausstellt, dass der berechnete relative Spannungsverlust dU höher als die zulässigen Normen ist, muss der ausgewählte Abschnitt vergrößert werden, um den normierten Wert dieses Werts sicherzustellen.

Bei kleinen Querschnitten von Drähten und Kabeln kann der induktive Widerstand Xo vernachlässigt werden, was die entsprechenden Berechnungen erheblich vereinfacht. In dreiphasigen Dreileiter-Verteilungsnetzen für Außenbeleuchtungen, die sich in erheblicher Länge unterscheiden, muss auf die korrekte Einbeziehung äquidistanter Beleuchtungskörper geachtet werden, da dies sonst der Fall ist Spannungsverlust sind ungleichmäßig über die Phasen verteilt und können mehrere zehn Prozent im Vergleich zur Nennspannung erreichen.

Schemata zum Einschalten äquidistanter Beleuchtungskörper für die Außenbeleuchtung: a – richtig, b – falsch

Auswahl des Kabelquerschnitts für wirtschaftliche Stromdichte

Die Wahl des Querschnitts von Drähten und Kabeln ohne Berücksichtigung wirtschaftlicher Faktoren kann zu erheblichen Verlusten an elektrischer Energie in den Leitungen und einer erheblichen Erhöhung der Betriebskosten führen.Aus diesem Grund muss der Leitungsquerschnitt von Stromnetzen mit innerer Stromversorgung von beträchtlicher Länge sowie von Netzen, die mit einer hohen Anzahl von Betriebsstunden der Höchstlast -Tmax > 4000 h - betrieben werden, mindestens verantwortbar sein eine empfohlene wirtschaftliche Stromdichte, die das optimale Verhältnis zwischen Kapitalkosten und Betriebskosten festlegt, die wie folgt definiert ist:

Dabei ist Azr der Nennstrom der Leitung, ohne Berücksichtigung der Belastungserhöhung bei Ausfällen und Reparaturen, Jd die wirtschaftliche Stromdichte basierend auf der Rückzahlung der Kapitalkosten innerhalb von 8 bis 10 Jahren.

Erwarteter wirtschaftlicher Querschnitt wird auf die nächste Norm gerundet und, wenn sich herausstellt, dass er mehr als 150 mm2 beträgt, wird eine Kabelleitung durch zwei oder mehr Kabel mit einem Gesamtquerschnitt ersetzt, der dem wirtschaftlichen entspricht. Verwenden Sie Kabel mit geringer Wechsellast und einem Querschnitt von weniger als 50 mm2. Nicht empfohlen.

Querschnitt von Kabeln und Leitungen mit einer Spannung von bis zu 1000 V mit einer Betriebsstundenzahl der maximalen Last Tmax <4000 … 5000 h und allen Abzweigungen zu Empfängern gleicher Spannung, elektrische Netze von Beleuchtungsanlagen, temporäre Bauten und Bauwerke mit einer kurzen Nutzungsdauer von bis zu 3 – 5 Jahren werden nicht entsprechend der wirtschaftlichen Strömungsdichte ausgewählt.

In dreiphasigen Vierzugnetzen wird der Querschnitt des Neutralleiters nicht berechnet, sondern es werden mindestens 50 % des für die Hauptleiter gewählten Querschnitts genommen, und in Netzen, die Gasentladungslampen versorgen, die das verursachen Auftreten höherer Stromoberschwingungen, genau wie bei den Hauptleitungen.