Персональные инструменты

Определение сечения нейтрального провода

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)

Влияние типа системы заземления

Схемы TT, TN-S и IT

  • Однофазные цепи с сечением проводов менее 16 мм2 (медь) и 25 мм2 (алюминий): сечение нейтрального проводника должно быть равно сечению фазного.
  • Трехфазные цепи с сечением >16 мм2 (медь) или 25 мм2 (алюминий): сечение нейтрального проводника можно выбрать:

  -  равным сечению фазных проводников;
  -  меньше, при условии, что:
     • ток, который, как ожидается,будет течь через нейтраль в нормальных условиях,меньше, чем допустимое значение Iz. Влияние гармоник кратных трем[1] должно учитываться;
     • нейтральный проводник должен быть защищен от короткого замыкания, в соответствии с подразделом Защита нейтрального провода;
     • сечение нейтрального проводника равно, как минимум, 16 мм2 (медь) или 25 мм2 (алюминий).

Схема TN-C

В теории применяются те же условия, что описаны выше, но на практике нейтральный проводник ни в коем случае не должен быть разомкнут, так как он выполняет роль заземляющего и нейтрального проводников (см. рис. G60, колонка “Сечение PEN-проводника”).

Схема IT

В целом, не рекомендуется распределять нейтральный проводник, то есть трехфазная трехпроводная схема является предпочтительной. Когда нужна трехфазная четырехпроводная установка, то применяются условия, описанные выше для схем ТТ и TN-S.


Влияние токов высших гармоник

Влияние гармоник третьего порядка и кратных им

Токи высших гармоник генерируются нелинейными нагрузками, подключенными к электроустановке (компьютеры, лампы дневного света, выпрямители, электронные прерыватели нагрузки) и могут вызывать большие токи в нейтральном проводнике. В трехфазных установках имеют тенденцию суммироваться в нейтрали особенно гармоники третьего порядка и кратными, так как:

  • основные токи не совпадают по фазе на 2π/3, поэтому их сумма равна нулю;
  • с другой стороны, гармоники третьего порядка трех фаз всегда позиционируются одинаковым образом относительно своих основных токов и совпадают по фазе друг с другом (см. рис. G65а)


Рис G65a.jpg


Рис. G65a : Гармоники третьего порядка совпадают по фазе и суммируются в нейтрали


На рис. G65b показана величина коэффициента загрузки нейтрального проводника, в зависимости от наличия третьей гармоники.

На практике, максимальная величина коэффициента загрузки не может превышать .


Рис G65b.jpg


Рис. G65b : Нагрузка нейтрального проводника в зависимости от наличия третьей гармоники

Коэффициенты снижения для гармонических токов в четырехжильных и пятижильных кабелях, где 4 жилы передают ток

Базовые расчеты кабелей относятся только к кабелям с тремя токоведущими жилам, то есть в нейтральном проводнике ток отсутствует. Из-за тока третьей гармоники в нейтральном проводнике возникает ток. В результате, такой ток в нейтральном проводнике создает дополнительный нагрев для трехфазных жил и, соответственно, необходимо применять понижающий коэффициент при расчете фазных жил (см. рис. G66).

Понижающие коэффициенты, применяемые при расчете пропускной способности по току кабеля с тремя токоведущими проводами, дают пропускную способность кабеля с четырьмя токоведущими проводами, где ток в четвертом проводе появляется из-за гармоник. Понижающие коэффициенты также учитывают нагрев проводов из-за токов высших гармоник.

  • Там, где ожидается, что ток в нейтрали будет выше, чем ток в фазах, сечение кабеля должно выбираться на основе тока в нейтральном проводнике.
  • Там, где сечение жил кабеля выбрано по току в нейтрали, который лишь незначительно выше фазового тока, необходимо снизить значение пропускной способности по току для трех фазных жил.
  • Если ток в нейтрали составляет более 135% от тока в фазах, и сечение кабеля выбирается на основе тока в нейтрали, то три фазных проводника не будут нести полную нагрузку. Снижение тепла, выделяемого фазными проводниками, снижает тепло, выделяемое нейтральным проводником до такой степени, что нет необходимости применять понижающий коэффициент к пропускной способности по току для трех нагруженных проводников.


Третья гармоническая составляющая фазного тока (%) Коэффициент снижения
На основании тока в фазных проводниках На основании тока в нейтральном проводнике
0 -15                                                 1,0 -
15 - 33 0,86 -
33 - 45 - 0,86
> 45 -           1,0                                                             


Рис. G66: Коэффициенты снижения из-за токов высших гармоник в четырехжильных и пятижильных кабелях (согласно стандарту МЭК 60364-5-52)


Примеры

Рассмотрим трехфазную цепь с расчетной нагрузкой 37 А, в которой используется четырехжильный кабель с изоляцией ПВХ, с креплением к стене, метод монтажа С. Согласно рис. G24, кабель 6 мм2 с медными проводами имеет пропускную способность 40 А. Допустим, что в цепи не присутствуют гармоники.

  • Если присутствует 20% тока третьей гармоники, то применяется коэффициент снижения 0,86, и расчетная нагрузка становится равной: 37/0,86 = 43 А.
    Для этой нагрузки необходим кабель сечением 10 мм2.
  • Если присутствует 40% тока третьей гармоники, то сечение кабеля выбирается на основе тока в нейтральном проводнике, который равен: 37 x 0,4 x 3 = 44,4 A и применяется коэффициент снижения 0,86, поэтому расчетная нагрузка будет: 44,4/0,86 = 51,6 A.
    Для этой нагрузки необходим кабель сечением 10 мм2.
  • Если присутствует 50% тока третьей гармоники, то сечение кабеля также выбирается на основе тока в нейтральном проводнике: 37 x 0,5 x 3 = 55,5 A . В этом случае коэффициент равен 1 и потребуется кабель сечением 16 мм2.


Примечания

[1] Гармоники третьего порядка и кратные им.zh:确定中性线的规格