Выбор проводника по мощности: Как правильно подобрать сечение провода по мощности и току?

Подбор сечения кабеля по мощности нагрузки

Подбор сечения кабеля по мощности нагрузки

Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4-1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах).

Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов — по табл. 1.3.4 и 1. 3.5 как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей — по табл. 1.3.6-1.3.8 как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7-9 и 0,6 для 10-12 проводников.

Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.

Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

	Ток, А, для проводов, проложенных в одной трубе
Сечение токопроводящей жилы, мм2
	открыто	двух одножильных	трех одножильных	четырех одножильных	одного двухжильного	одного трехжильного
0,5	11	—	—	—	—	—
0,75	15	—	—	—	—	—
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2,5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	—	—	—
185	510	—	—	—	—	—
240	605	—	—	—	—	—
300	695	—	—	—	—	—
400	830	—	—	—	—	—

Таблица 1.

3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Сечение токопроводящейжилы, мм2	Ток, А, для проводов, проложенных в одной трубе
	открыто	двух одножильных	трех одножильных	четырех одножильных	одного двухжильного	одного трехжильного
2	21	19	18	15	17	14
2,5	24	20	19	19	19	16
3	27	24	22	21	22	18
4	32	28	28	23	25	21
5	36	32	30	27	28	24
6	39	36	32	30	31	26
8	46	43	40	37	38	32
10	60	50	47	39	42	38
16	75	60	60	55	60	55
25	105	85	80	70	75	65
35	130	100	95	85	95	75
50	165	140	130	120	125	105
70	210	175	165	140	150	135
95	255	215	200	175	190	165
120	295	245	220	200	230	190
150	340	275	255	—	—	—
185	390	—	—	—	—	—
240	465	—	—	—	—	—
300	535	—	—	—	—	—
400	645	—	—	—	—	—

Таблица 1.

3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток *, А, для проводов и кабелей
		одножильных	двухжильных		трехжильных
		при прокладке
		в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
1,5	23	19	33	19	27
2,5	30	27	44	25	38
4	41	38	55	35	49
6	50	50	70	42	60
10	80	70	105	55	90
16	100	90	135	75	115
25	140	115	175	95	150
35	170	140	210	120	180
50	215	175	265	145	225
70	270	215	320	180	275
95	325	260	385	220	330
120	385	300	445	260	385
150	440	350	505	305	435
185	510	405	570	350	500
240	605	—	—	—	—
* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А, для кабелей
		одножильных	двухжильных		трехжильных
		при прокладке
		в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
2,5	23	21	34	19	29
4	31	29	42	27	38
6	38	38	55	32	46
10	60	55	80	42	70
16	75	70	105	60	90
25	105	90	135	75	115
35	130	105	160	90	140
50	165	135	205	110	175
70	210	165	245	140	210
95	250	200	295	170	255
120	295	230	340	200	295
150	340	270	390	235	335
185	390	310	440	270	385
240	465	—	—	—	—

Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по табл. 1.3.7, как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток *, А, для шнуров, проводов и кабелей
		одножильных	двухжильных	трехжильных
0,5	—	12	—
0,75	—	16	14
1,0	—	18	16
1,5	—	23	20
2,5	40	33	28
4	50	43	36
6	65	55	45
10	90	75	60
16	120	95	80
25	160	125	105
35	190	150	130
50	235	185	160
70	290	235	200

* Токи относятся к шнурам, проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.

Таблица 1.3.9. Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток *, А, для кабелей напряжением, кВ
	0,5	3	6
6	44	45	47
10	60	60	65
16	80	80	85
25	100	105	105
35	125	125	130
50	155	155	160
70	190	195	—

* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.

Таблица 1.3.10. Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток *, А, для кабелей напряжением, кВ		Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток *, А, для кабелей напряжением, кВ
	3	6		3	6
16	85	90	70	215	220
25	115	120	95	260	265
35	140	145	120	305	310
50	175	180	150	345	350

* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.

Таблица 1.3.11. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1,3 и 4 кВ

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А	Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А	Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А
1	20	16	115	120	390
1,5	25	25	150	150	445
2,5	40	35	185	185	505
4	50	50	230	240	590
6	65	70	285	300	670
10	90	95	340	350	745

Таблица 1.

3.12. Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах

Способ прокладки	Количество проложенных проводов и кабелей		Снижающий коэффициент для проводов, питающих группы электроприемников и отдельные приемники с коэффициентом использования более 0,7
	одножильных	многожильных	отдельные электроприемники с коэффициентом использования до 0,7	группы электроприемников и отдельные приемники с коэффициентом использования более 0,7
Многослойно и пучками . . .	—	До 4	1,0	—
	2	5-6	0,85	—
	3-9	7-9	0,75	—
	10-11	10-11	0,7	—
	12-14	12-14	0,65	—
	15-18	15-18	0,6	—
Однослойно	2-4	2-4	—	0,67
	5	5	—	0,6

Egida Ross — Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей

Выбор сечения кабелей и проводов является обязательным и очень важным пунктом при монтаже и проектировании схемы любой электрической установки.
Для правильного выбора сечения силового провода необходимо учитывать величину максимально потребляемого нагрузкой тока.

В общем виде порядок выбора сечения силовой линии питания можно определить следующим образом:

При монтаже капитальных строений для прокладки внутренних силовых сетей допускается использование только кабелей с медными жилами (ПУЭ п. 7.1.34).

Питание электроприемников от сети 380/220 В должно выполняться с системой заземления TN-S или TN-C-S (ПУЭ п. 7.1.13), поэтому все кабели питающие однофазные потребители должны содержать три проводника:
  — фазный проводник
  — нулевой рабочий проводник
  — защитный (заземляющий проводник)

Кабели, питающие трехфазные потребители должны содержать пять проводников:
  — фазные проводники (три штуки)
  — нулевой рабочий проводник
  — защитный (заземляющий проводник)

Исключением являются кабели, питающие трехфазные потребители без вывода для нулевого рабочего проводника (например асинхронный двигатель с к. з. ротором). В таких кабелях нулевой рабочий проводник может отсутствовать.

Из всего многообразия кабельной продукции, представленной на современном рынке, жестким требованиям электро и пожаробезопасности соответствуют только два типа кабелей: ВВГ и NYM.

Внутренние силовые сети должны быть выполнены кабелем не распространяющим горение, то есть с индексом «НГ» (СП–110–2003 п. 14.5). Кроме того, электропроводки в полостях над подвесными потолками и в пустотах перегородок, должны быть с пониженным дымовыделением, на что указывает индекс «LS».

Общая мощность нагрузки групповой линии определяется как сумма мощностей всех потребителей данной группы. То есть для расчета мощности групповой линии освещения или групповой розеточной линии необходимо просто сложить все мощности потребителей данной группы.

Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220.

1. Для определения сечения вводного силового кабеля необходимо подсчитать суммарную мощность всех планируемых к использованию энергопотребителей и умножить ее на коэффициент 1,5. Еще лучше – на 2, чтобы создать запас прочности.

2. Как известно, проходящий через проводник электрический ток (а он тем больше, чем больше мощность питаемого электроприбора) вызывает нагрев этого проводника. Допустимый для наиболее распространенных изолированных проводов и кабелей нагрев составляет 55-75°С. Исходя из этого и выбирается сечение жил вводного кабеля. Если подсчитанная общая мощность будущей нагрузки не превышает 10 — 15 кВт, достаточно использовать медный кабель с сечением жилы 6 мм2, алюминиевый – 10 мм2. При увеличении мощности нагрузки вдвое сечение увеличивается втрое.

3. Приведенные цифры справедливы для однофазной открытой прокладки силового кабеля. Если он прокладывается скрыто, сечение увеличивается в полтора раза. При трехфазной проводке мощность потребителей может быть увеличена вдвое, если прокладка открытая, и в 1,5 раза при скрытой прокладке.

4. Для электропроводки розеточных и осветительных групп традиционно используют провода, имеющие сечение 2,5 мм2 (розетки) и 1,5 мм2 (освещение). Поскольку многие кухонные приборы, электроинструменты и отопительные приборы являются очень мощными потребителями электроэнергии, их положено запитывать отдельными линиями. Здесь руководствуются следующими цифрами: провод, обладающий сечением 1,5 мм2, способен «потянуть» нагрузку в 3 кВт, сечением 2,5 мм2 – 4,5 кВт, для 4 мм2 допустимая мощность нагрузки уже 6 кВт, а для 6 мм2 – 8 кВт.

Зная суммарный ток всех потребителей и учитывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки (открытой проводки) на сечение провода:

— для медного провода 10 ампер на миллиметр квадратный,

— для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно определить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо использовать другой.

При выполнении скрытой силовой проводки (в трубке или же в стене) приведенные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8.

Следует отметить, что открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 мм2 из расчета достаточной механической прочности.

Приведенные выше соотношения легко запоминаются и обеспечивают достаточную точность для использования проводов. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться нижеприведенными таблицами.

В следующей таблице сведены данные мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов для расчетов и выбора защитных средств, кабельно-проводниковых материалов и электрооборудования.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и ПХВ изоляцией с медными жилами

 

Полную статью читайте на сайте Орбита-Союз

Экономичный выбор размера проводника — закон Кельвина

Поскольку экономичность является одним из наиболее важных факторов при проектировании любой линии электропередачи, стоимость требуемого материала проводника составляет значительную часть. Таким образом, становится жизненно важным выбрать надлежащий размер проводника . Самая экономичная конструкция линии электропередачи такая, при которой общие годовые затраты минимальны. Общая годовая стоимость может быть разделена на две части, а именно. ежегодные расходы на капитальные затраты и текущие расходы. Ежегодные расходы на капитальные затраты включают амортизацию, проценты на капитальные затраты, затраты на техническое обслуживание и т. д. Стоимость энергии, потерянной во время эксплуатации, учитывается в текущих расходах. В связи с этим необходимо отметить два важных момента —

• если площадь поперечного сечения проводника уменьшается, общие капитальные затраты на проводник уменьшаются, но увеличиваются потери в линии (сопротивление увеличивается с уменьшением размера проводника, следовательно, I ² R потери увеличиваются)
• , тогда как, если площадь поперечного сечения проводника увеличивается, потери в линии уменьшаются, но увеличиваются общие капитальные затраты.

Поэтому важно найти наиболее экономичный размер проводника . Закон Кельвина помогает найти это.
[Также читайте: Экономичный выбор напряжения передачи]

Закон Кельвина для нахождения экономических размеров проводника

Пусть площадь поперечного сечения проводника =
годовых процентов и амортизации на капитальные затраты на проводник = C ₁
годовых текущих расходов = C ₂

Теперь годовые проценты и амортизация прямо пропорциональны площадь проводника.
т. е. С ₁ = K ₁ a
Годовые эксплуатационные расходы обратно пропорциональны площади проводника.
C ₂ = K ₂ /a
Где K ₁ и K ₂ — константы.

Теперь общие годовые затраты = C = C ₁ + C ₂

C = K ₁ a + K ₂ /a
Чтобы C было минимальным, дифференцирование C относительно a должно быть равно нулю. то есть dC/da = 0,
Следовательно,

«Закон Кельвина гласит, что наиболее экономичным размером проводника является тот, для которого годовой процент и амортизация капитальных затрат на проводник равны годовой стоимости потерь энергии».
Исходя из приведенного выше вывода, экономичная площадь поперечного сечения проводника может быть рассчитана как
a = √(K ₂ /K ₁ )

Графическая иллюстрация закона Кельвина

Поскольку годовая стоимость проводника прямо пропорциональна размеру проводника, она показана прямой линией C ₁ на рисунке. Годовая стоимость потерь энергии представлена ​​кривой C ₂ . Кривая общих годовых затрат получается путем сложения кривых C ₁ и C ₂ . Самая нижняя точка на кривой совокупных годовых затрат дает наиболее экономичный размер проводника , что соответствует точке пересечения кривых C ₁ и C ₂ . Так, здесь наиболее экономичная площадь поперечного сечения проводника представлена ​​ox, а соответствующая минимальная стоимость представлена ​​xy.

Ограничения закона Кельвина

Хотя закон Кельвина верен теоретически, его применение на практике часто сопряжено со значительными трудностями. Ограничения этого закона:

1. Довольно сложно оценить потери энергии в линии без фактических кривых нагрузки, которые не доступны во время оценки.
2. Проценты и амортизация на стоимость капитала не могут быть точно определены.
3. Размер проводника, определяемый по этому закону, не всегда может быть осуществимым, так как он может не обладать достаточной механической прочностью.
4. Этот закон не принимает во внимание несколько факторов, таких как безопасная допустимая нагрузка по току, потери на корону и т. д.
5. Экономичный размер проводника может привести к падению напряжения за допустимые пределы.

Модифицированный закон Кельвина

Фактический закон Кельвина не учитывает стоимость опорных конструкций, монтажа, изоляторов и т. Д. Он учитывает только капитальные затраты на проводник и соответствующие проценты и амортизацию. Также для подземных кабелей стоимость изоляции и прокладки не учитывается в действующем законе Кельвина. Чтобы учесть эти затраты и получить практически справедливые результаты, первоначальные инвестиции необходимо разделить на две части, а именно (i) одна часть, которая не зависит от размера проводника, и (ii) другая часть, которая прямо пропорциональна размеру проводника. Для воздушной линии стоимость изолятора почти постоянна, а стоимость опорных конструкций и их монтажа частично постоянна и частично пропорциональна размеру проводника. Таким образом, согласно модифицированному закону Кельвина, ежегодные затраты на капитальные затраты равны C ₁ = К ₀ + К ₁ а. где K ₀ — еще одна константа. Дифференциация общей стоимости C по отношению к к площади проводника (а) становится таким же, как получено выше под заголовком закона Кельвина.
Измененная формулировка закона Кельвина предполагает, что наиболее экономичным размером проводника является тот, для которого годовая стоимость потерь энергии равна годовому проценту и амортизации той части капитальных затрат, которая пропорциональна размеру проводника.
[Также читайте: Экономика производства электроэнергии]

Важность выбора проводников для воздушной линии электропередачи

Перейти к основному содержанию

Ганеш Кумар

Ганеш Кумар

Управляющий директор Sleepwalkers Engineering Solutions Pvt.Ltd

Опубликовано 21 ноября 2018 г.

+ Подписаться

Выбор воздушной линии для эффективной, рентабельной и надежной линии электропередачи

Часть I

Проектирование линии электропередачи с учетом количества мощности, которое необходимо передать, требует высокого инженерного уровня. Энергия должна быть доставлена ​​из одного места (генерация) в другое место (потребность) с использованием воздушных проводов, опорных конструкций (столбов/башен), изоляторов и соответствующего оборудования и аксессуаров. Все компоненты линии электропередач должны быть выбраны с учетом настоящих и будущих требований к передаче электроэнергии, безопасности, энергоэффективности и экономической эффективности.

Выбор материала для каждого компонента играет жизненно важную роль при проектировании линии электропередачи. В этом посте основное внимание будет уделено выбору воздушной проводки и ее материала, который может удовлетворить все требования к линиям электропередачи (мощность, безопасность, энергоэффективность и экономичность).

История воздушных проводов:

В 1882 году была построена первая длинная линия электропередачи от Мисбаха в Германии до Мюнхена 2,4 кВ постоянного тока (DC) длиной около 50 км, медь была выбрана в качестве материала для воздушных проводов. .

В 1884 году первая междугородная линия переменного тока представляла собой однофазный провод на 3 кВ с использованием бронзы в качестве материала для воздушных линий на выставке Turin Expo.

В конце 1890-х годов медь была заменена алюминием, первый многожильный полностью алюминиевый проводник был изготовлен в 1899 году и оставался в эксплуатации более 50 лет. Затем алюминий приобрел популярность и стал выбором инженеров-конструкторов трансмиссии.

Почему алюминий?

Провода ВЛ подвешиваются на столбах, поэтому нижняя точка провода, представляющая собой параболу между конструкциями (провес), должна находиться на безопасном расстоянии от уровня земли из соображений безопасности. Таким образом, вес материала должен быть как можно меньше, и он должен выдерживать растяжение при монтаже и наихудшие погодные условия. Но наиболее важным применением воздушных проводов является передача тока, поэтому при выборе подходящего материала для воздушных проводов также необходимо учитывать электрическую проводимость материала. Чтобы обеспечить электроэнергией все места нагрузки по всему миру, линии передачи и распределения будут построены огромной длины, что потребует огромного количества материалов, поэтому следует также учитывать стоимость и доступность.

Следовательно, при выборе материала для воздушных проводов важны три основных параметра: 1) Электропроводность 2) Плотность и 3) Прочность на растяжение.

Формула SAG представлена ​​ниже:

W— вес

L- расстояние длины пролета между двумя структурой

T- Натяжение

Так, уровень веса- это уровень веса- это соотношение веса- это уровень веса к весу. ключевой фактор механических требований. Отношение электропроводности к весу для электрических требований воздушных проводников.

Алюминий предпочтительнее меди из-за этих двух соотношений, поэтому в конце 1890-х годов инженеры-конструкторы трансмиссий выбрали этот материал.

Но алюминий сам по себе не мог удовлетворить все потребности инженеров-конструкторов, поэтому в 1920-х годах был оценен другой материал………………………………………….