Общие принципы определения сечения кабелей

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


Возможные способы монтажа, используемые для различных типов проводов или кабелей

На рис. G8 показаны различные способы монтажа с указанием типов проводов и кабелей.

Провода и кабели Способ монтажа
Без крепления Крепление с помощью зажимов В кабельном канале В кабельном коробе

Кабель-
ный трубо-провод

На кабельных держат.,
в кабельных лотках,
на кабельных кронштейнах
На изоляторах С помощью несущего троса
Неизолированные
провода
- - - - - + -
Изолированные
провода
- - + + + - + -
Кабели в оболочке
(в том числе бронированные кабели
и кабели в оболочке, пропитанной минеральным маслом)
Много
жильный кабель
+ + + + + + 0 +
Одно
жильный кабель
0 + + + + + 0 +

+    Разрешен.
­–    Не разрешен.
0    Не применяется или обычно не используется на практике.

Рис. G8: Выбор способа прокладки кабелей (таблица 52-1 стандарта МЭК 60364-5-52)


Возможные способы монтажа для различных вариантов применения

Различные способы монтажа могут использоваться для различных вариантов применения.
На рис. G9 показаны возможные комбинации.

Номер, указанный в таблице, обозначает различные рассматриваемые системы электропроводки (см. также рис. G10).

Варианты монтажа Способ монтажа
Без крепления Крепление с помощью зажимов В трубах В кабельном коробе В кабельном канале На кабель. держат.,в кабель. лотках,на кронштейнах На изоляторах С помощью несущего троса
Пустые полости в зданиях 40, 46,15, 16 0 15, 16,41, 42 - 43 30, 31, 32, 33, 34 - -
Кабельный канал ­56 56 54, 55 0 44, 45 30, 31, 32, 33, 34 - -
Подземная прокладка 72, 73 0 70, 71 -   70, 71 0 -
Внутри конструкции 57, 58 3 1, 2, 59, 60 50, 51, 52, 53 44, 45 0 - -
Наружный монтаж - 20,21 4, 5 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14, 22, 23 6, 7, 8, 9 30, 31, 32, 33, 34 36 -
Воздушная прокладка - - 0 10, 11 - 30, 31, 32, 33, 34 36 35
Утопленный монтаж 80 80 0 - 0 0 - -

–    Не разрешен.
0    Не применяется или обычно не используется на практике.


Рис. G9: Монтаж кабелей (таблица 52-2 стандарта МЭК 60364-5-52)


Примеры систем электропроводки и соответствующих способов монтажа

На рис. G10 показаны некоторые из вариантов прокладки и монтажа кабелей.

Определяются некоторые основные способы монтажа (обозначены буквенным кодом от А до G), объединенные в группы с одинаковыми характеристиками в отношении пропускной способности по току системы электропроводки.

Номер варианта Способ монтажа Описание Способ монтажа, применяемый для обеспечения пропускной способности по току
1
Рис G10a.jpg
Изолированные провода или одножильные кабели в кабельном канале в стене с термоизоляцией A1
2
Рис G10b.jpg
Многожильные кабели в кабельном канале в стене с термоизоляцией A2
4
Рис G10c.jpg
Изолированные провода или одножильные кабели в трубе на деревянной стене,на каменной стене или проложенные на расстоянии от стены, меньшем 0,3 диаметра трубы B1
5
Рис G10d.jpg
Многожильный кабель в трубе на деревянной стене, на каменной стене или проложенный на расстоянии от стены, меньшем 0,3 диаметра кабельного канала B2
20
Рис G10e.jpg
Одножильные или многожильные кабели:- прикрепленные к стене или проложенные на расстоянии от деревянной стены, меньшем 0,3 диаметра кабеля C
30
Рис G10f.jpg

Рис G10g.jpg
Кабели в неперфорированном кабельном лотке C
31
Рис G10h.jpg

Рис G10i.jpg
Кабели в перфорированном кабельном лотке E или F
36
Рис G10j.jpg
Неизолированные или изолированные провода на изоляторах G
70
Рис G10k.jpg
Многожильные кабели в кабельном канале или в трубах, уложенных в земле D
71
Рис G10l.jpg
Одножильные кабели в кабельном канале или в трубах, уложенных в земле D


Рис. G10: Примеры монтажа (часть таблицы 52-3 стандарта МЭК 60364-5-52)

Максимальная рабочая температура

Значения предельной пропускной способности по току, указанные в последующих таблицах, определены с таким расчетом, чтобы максимальная температура изоляции не превышалась в течение длительного периода времени.

На рис. G11 указаны значения максимальной допустимой температуры для различных типов изоляционных материалов.

Тип изоляции Макс. температура, °C
Поливинилхлорид (ПВХ) 70 на проводнике
Сшитый полиэтилен (XLPE) и этиленпропиленовый каучук (EPR) 90 на проводнике
Минеральная (ПВХ с покрытием или без покрытия открытого доступа) 70 на оболочке
Минеральная (без покрытия, без открытого доступа и вне контакта с горючими материалами) 105 на оболочке


Рис. G11: Значения максимальной рабочей температуры для различных типов изоляции (таблица 52-4 стандарта МЭК 60364-5-52)


Поправочные коэффициенты

Для учета условий окружающей среды или особых условий при прокладке кабелей и проводов, используются поправочные коэффициенты.

Площадь поперечного сечения кабелей определяется с использованием номинального значения тока нагрузки Ib,
деленного на различные поправочные коэффициенты: k1, k2, …:

I'_b=\frac{I_b}{k_1 \cdot k_2}\ ,

где

I’b является откорректированным (поправленным) значением тока нагрузки, которое сравнивается со значением пропускной способности по току соответствующего кабеля.

  • Температура окружающей среды

Расчет пропускной способности по току кабелей, проложенных в воздухе, основывается на использовании среднего значения температуры воздуха, равного 30 °С. Для других значений температуры применяются поправочные коэффициенты, указанные на рис. G12 для изоляции из ПВХ (PVC), этиленпропиленового каучука (EPR) и сшитого полиэтилена (XLPE).

Ниже даны значения поправочного коэффициента k1.

Температура окружающей среды, °C Изоляция
ПВХ (PVC) Сшитый полиэтилен (XLPE)
Этиленпропиленовый каучук (EPR)
10 1,22 1,15
15 1,17 1,12
20 1,12 1,08
25 1,06 1,04
35 0,94 0,96
40 0,87 0,91
45 0,79 0,87
50 0,71 0,82
55 0,61 0,76
60 0,50 0,71
65 - 0,65
70 - 0,58
75 - 0,50
80 - 0,41


Рис. G12: Поправочные коэффициенты для температуры воздуха, отличной от 30 °С, используемые для расчета пропускной способности по току кабелей в воздухе (таблица А.52-14 стандарта МЭК 60364-5-52)


Расчет пропускной способности по току кабелей, проложенных в земле, основывается на использовании среднего значения температуры почвы, равного 20 °С. Для других значений температуры применяются поправочные коэффициенты, указанные на рис. G13 для изоляции из ПВХ (PVC), этиленпропиленового каучука (EPR) и сшитого полиэтилена (XLPE).

Ниже даны значения поправочного коэффициента k2.

Температура почвы, °C Изоляция
ПВХ (PVC) Сшитый полиэтилен (XLPE)
Этиленпропиленовый каучук (EPR)
10 1,10 1,07
15 1,05 1,04
25 0,95 0,96
30 0,89 0,93
35 0,84 0,89
40 0,77 0,85
45 0,71 0,80
50 0,63 0,76
55 0,55 0,71
60 0,45 0,65
65 - 0,60
70 - 0,53
75 - 0,46
80 - 0,38


Рис. G13: Поправочные коэффициенты для температуры почвы, отличной от 20 °С, используемые для расчета пропускной способности по току кабелей, проложенных в каналах в земле (таблица А.52-15 согласно стандарту МЭК 60364-5-52)


  • Термическое удельное сопротивление почвы

Расчет пропускной способности по току кабелей, проложенных в земле, основывается на использовании удельного сопротивления почвы, равного 2,5 К·м/Вт. Для других значений используются поправочные коэффициенты, указанные на рис. G14.

Ниже даны значения поправочного коэффициента k3.

 
Термическое удельное сопротивление, К·м/Вт 1 1,5 2 2,5 3
Поправочный коэффициент 1,18 1,1 1,05 1 0,96


Рис. G14: Поправочные коэффициенты для кабелей, проложенных в каналах в земле, при термическом удельном сопротивлении почвы, отличным от 2,5 К.м/Вт, используемые для расчета пропускной способности по току с помощью эталонного метода D (таблица стандарта МЭК 60364-5-52)


Опыт показывает, что существует взаимосвязь показателя удельного сопротивления и типа почвы. Поэтому на рис. G15 указаны эмпирические значения поправочного коэффициента k3 в зависимости от типа почвы.

Тип почвы k3
Очень сырая почва (насыщенная) 1,21
Сырая почва 1,13
Влажная почва 1,05
Сухая почва 1,00
Очень сухая почва (выжженная солнцем) 0,86


Рис. G15: Поправочные коэффициенты k3 в зависимости от типа почвы


  • Учет взаимного нагрева проводов или кабелей

Значения пропускной способности по току, указанные в таблицах ниже, относятся к одноконтурным схемам, состоящим из следующего количества проводов нагрузки:
  -  два изолированных провода или два одножильных кабеля, либо один двухжильный кабель (применяется в однофазных цепях);
  -  три изолированных провода или три одножильных кабеля, либо один трехжильный кабель (применяется в трехфазных цепях).

Когда при прокладке в группу объединяется большее количество изолированных проводов или кабелей, используется коэффициент снижения (в таблице ниже k4).

На рис. G16 – G18 даны значения коэффициентов для различных вариантов прокладки кабелей (с указанием способов монтажа, условий прокладки – по воздуху или в земле).

На рис. G16 представлены значения поправочного коэффициента k4 для различных вариантов открытой прокладки кабелей или проводов, составляющих более чем одну цепь или больше одного многожильного кабеля.

Расположение кабелей в непосредственной близости Количество цепей или многожильных кабелей Методы монтажа
1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20
Кабельный пучок воздушной прокладки, пролож. по поверхности,утопленная или скрытая прокладка 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,57 0,54 0,52 0,50 0,45 0,41 0,38 Методы А – F
Один слой на стене, на полу или в неперфорированных кабель. лотках 1,00 0,85 0,79 0,75 0,73 0,72 0,72 0,71 0,70 Отсутствие коэффициента уменьшения для групп,состоящих более чем из девяти цепей или многожильных кабелей Метод С
Один слой, закрепленный непосредственно под деревянным потолком 0,95 0,81 0,72 0,68 0,66 0,64 0,63 0,62 0,61
Один слой в перфорированных горизонтальных или вертикальных кабельных лотках 1,00 0,88 0,82 0,77 0,75 0,73 0,73 0,72 0,72 Методы Е - F
Один слой на кабельных лестницах, кронштейнах, в зажимах и т.д. 1,00 0,87 0,82 0,80 0,80 0,79 0,79 0,78 0,78


Рис. G16: Коэффициенты снижения для групп, состоящих более чем из одной цепи или одного многожильного кабеля (таблица А.52-17 стандарта МЭК 60364-5-52)


На рис. G17 представлены значения поправочного коэффициента k4 для различных вариантов прокладки кабелей или проводов в воздухе и для групп, составляющих более чем одну цепь одножильных кабелей.

Способ монтажа Количество лотков Количество трехфазных цепей Используется как множитель номинального значения для следующих вариантов прокладки
1 2 3
В перфорированных лотках 31       
Рис G17a.jpg
1 0,98 0,91 0,87 Три кабеля, расположенные горизонтально
2 0,96 0,87 0,81
3 0,95 0,85 0,78
В вертикальных перфорированных лотках 31
Рис G17b.jpg
1 0,96 0,86   Три кабеля, расположенные вертикально
2 0,95 0,84
На кабельных держателях и кронштейнах 32
Рис G17c.jpg
1 1,00 0,97 0,96 Три кабеля, расположенные горизонтально
33 2 0,98  0,93 0,89
34
3 0,97 0,90 0,86
В перфорированных лотках 31


Рис G17d.jpg
1 1,00 0,98  0,96 Три кабеля, расположенные в виде треугольника (клина)
2 0,97 0,93 0,89
3 0,96 0,92 0,86
В вертикальных перфорированных лотках 31

 
Рис G17e.jpg
1 1,00 0,91 0,89
2 1,00 0,90 0,86
На кабельных держателях и кронштейнах 32
Рис G17f.jpg
1 1,00 1,00 1,00
33 0,97 0,95 0,93
34 3 0,96 0,94 0,90


Рис. G17: Коэффициенты снижения для групп, состоящих более чем из одной цепи одножильных кабелей, используемые как нормированные значения для одной цепи одножильных кабелей, проложенных по воздуху, способ монтажа F (таблица А.52.21 стандарта МЭК 60364-5-52)


На рис. G18 представлены значения поправочного коэффициента k4 для различных вариантов расположения кабелей или проводов, проложенных непосредственно в земле.

Количество цепей Расстояние между кабелями (a)
Расположение рядом, без зазора Расположение на расстоянии одного \definecolor{bgblue}{RGB}{65,193,232}\pagecolor{bgblue}\varnothing 0,125 м 0,25 м 0,5 м
2 0,75 0,80 0,85 0,90 0,90
3 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85
4 0,60 0,60 0,70 0,75 0,80
5 0,55 0,55 0,65 0,70 0,80
6 0,50 0,55 0,60 0,70 0,80


Рис G18.jpg


Рис. G18: Коэффициенты снижения для более чем одной цепи, одножильных или многожильных кабелей, проложенных непосредственно в земле. Метод монтажа D (таблица 52-18 стандарта МЭК 60364-5-52)


  • Учет тока третьей гармонической составляющей

Расчет пропускной способности по току трехфазных четырех- или пятижильных кабелей основан на принятии условия, что только 3 провода имеют полную нагрузку.

Тем не менее, при циркуляции токов гармоник в нейтрали может возникать значительный ток, который может быть даже больше значений фазных токов. Это обусловлено тем, что токи третьей гармоники в трех фазах не подавляют друг друга, а суммируются в нейтральном проводнике.

Это, разумеется, влияет на пропускную способность по току кабеля, в связи с чем необходимо использовать поправочный коэффициент k5, значения которого указаны ниже.

Кроме того, если ток третьей гармоники больше 33% по отношению к номинальному току, то ток в нейтрали будет превышать значение фазного тока, и размер кабеля должен выбираться на основе значения тока в нейтрали. Также следует учитывать тепловое действие гармонических токов в фазных проводах.

На рис. G19 представлены значения коэффициента k5 в зависимости от содержания третьей гармоники.

Содержание третьей гармоники фазного тока (%) Поправочный коэффициент
Выбор размера кабеля на основе значения фазного тока Выбор размера кабеля на основе значения тока в нейтрали
0 ­­­­­­­- 15 1,0   
15 - 33 0,86 
  
 
33 - 45 0,86
> 45  1,0


Рис. G19: Поправочные коэффициенты для токов гармонической составляющей в четырех- и пятижильных кабелях (таблица D.52.1 стандарта МЭК 60364-5-52)

Допустимый ток в зависимости от номинального значения площади поперечного сечения проводов

В стандарте МЭК 60364-5-52 содержится обширная информация, составленная в виде таблиц, с указанием значений допустимого тока в зависимости от сечения жил кабелей. При этом учитываются многие параметры, например, способ монтажа, тип материала изоляции, количество проводов под нагрузкой.

В качестве примера на рис. G20 даны значения пропускной способности по току для различных способов монтажа, для ПВХ-изоляции, для трех медных или алюминиевых проводов, проложенных по воздуху или в земле.


Номинальная площадь поперечного сечения проводов (мм2)                               Способ монтажа
A1 A2 B1     B2     C D
Рис G20a.jpg
Рис G20b.jpg
Рис G20c.jpg
Рис G20d.jpg
Рис G20e.jpg
Рис G20f.jpg
1 2 3 4 5 6 7
Медь  
1,5 13,5 13 15,5 15 17,5 18
2,5 18 17,5 21 20 24 24
4 24 23 28 27 32 31
6 31 29 36 34 41 39
10 42 39 50 46 57 52
16 56 52 68 62 76 67
25 73 68 89 80 96 86
35 89 83 110 99 119 103
50 108 99 134 118 144 122
70 136 125 171 149 184 151
95 164 150 207 179 223 179
120 188 172 239 206 259 203
150 216 196 - - 299 230
185 245 223 - - 341 258
240 286 261 - 403 297
300 328 298 - - 464 336
Алюминий
2,5 14 13,5 16,5  15,5 18,5 18,5
4 18,5 17,5  22 21 25 24
6 24 23  28  27 32 30
10 32 31 39 36 44  40
16 43 41 53 48 59 52
25 57 53 70 62 73 66
35 70 65  86 77 90 80
50 84 78 104 92 110 94
70 107 98 133 116 140 117
95 129 118 161 139 170 138
120 149 135 186 160 197 157
150 170 155 - - 227 178
185 194 176 - -  259 200
240 227 207 - - 305 230
300 261 237 - - 351 260


Рис. G20: Значения пропускной способности по току в амперах для различных методов монтажа, ПВХ-изоляции, для трех медных или алюминиевых проводов, при температуре проводов 70 °С, температуре окружающей среды – 30 °С (при прокладке по воздуху), 20 °С (при прокладке в земле)
(таблица А.52.4 стандарта МЭК 60364-5-52)