В статье рассмотрим таблицу сечений проводов воздушных линий по току и условия теплоотдачи, важные для выбора сечения кабеля. Правильный выбор сечения обеспечивает надежную эксплуатацию электрических сетей и эффективное распределение электроэнергии. Представим основные критерии для расчета и примеры, которые помогут избежать распространенных ошибок при покупке кабеля.
Как выбрать сечение кабеля — советы проектировщика » Сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы
Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза выше, чем медные, что увеличивает потери на тот же коэффициент.
Сечения проводов для линий электропередачи 10…110 кВ определяются с учетом минимальных затрат на строительство и эксплуатацию, основываясь на нормированных значениях экономической плотности тока.
Для сельских электрических сетей с напряжениями 0,38 и 10 кВ расчеты проводятся с учетом качества электрической энергии и надежности электроснабжения [2, 4].
В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) указаны экономические плотности тока для проводов и кабелей, зависящие от конструкции, материала и частоты максимальной нагрузки.
Необходимо определить экономическое сечение сталеалюминиевых проводов для воздушной линии 35 кВ, представленной на рисунке 2.8. Нагрузки указаны в кВт, также даны значения cos φ. Число часов использования максимальной нагрузки Т составляет 5500 ч.
Согласно условиям механической прочности, минимально допустимый провод для ВЛ 35 кВ – АС70, поэтому на участке 2-3 (см. рис. 2.8) выбран провод АС70 вместо АС50.
2.4.2. Расчет сельских электрических сетей с напряжением 0,38 и 10 кВ по экономическим интервалам, магистральному методу и эквивалентному току
После выбора проводов проверяются допустимые потери напряжения. Если фактические потери превышают допустимые, необходимо увеличить сечения проводов до достижения требуемого уровня.
Расчет максимальных нагрузок на участках линии выполняется с учетом коэффициента одновременности или по добавкам, результаты сводятся в таблицу 2.1.
Выбираем провод марки АС с сечением не менее 70 мм² для магистрали и 35 мм² для отпайков (в соответствии с требованиями механической прочности).
Для упрощения расчетов потерь напряжения разработаны номограммы (рис. 2.10), показывающие зависимости потерь на 1 км проводов АС35 и АС70 от мощности при заданном cos φ = 0,9.
Например, при мощности 300 кВА потеря напряжения в 1 км провода АС35 составляет 0,25 %, а при 700 кВА – для АС70 равна 0,37 %.
Потеря напряжения складывается из потерь на участках от шин подстанции до интересующей точки. Например, потеря до ТП2 включает участки 0-1, 1-2, 2-3 и 3-ТП2 (см. рис. 2.9).
Потеря напряжения от подстанции до ТП4 складывается из участков 0-1, 1-2, 2-4, 4-5, 5-ТП4, учитывая только те участки, по которым ток направляется к конкретной точке сети.
Выбор сечений проводов по магистральному принципу предполагает использование провода АС70 на всех участках без дополнительных расчетов, а отпайки – проводами АС35. Затем проводится проверка на допустимые потери напряжения.
В данной задаче провода, выбранные по экономическим интервалам и скорректированные с учетом механической прочности, совпали с проводами, выбранными по магистральному принципу.
Необходимо учитывать требования надежности и проверять допустимые потери напряжения. Расчет токов на участках магистрали осуществляется по формуле.
В соответствии с условиями механической прочности выбираем провод АС70 для магистрали и АС35 для отпайков, что соответствует расчету по экономическим интервалам.
Эксперты в области электротехники подчеркивают важность правильного выбора сечений проводов для воздушных линий, основываясь на условиях теплоотдачи. Они отмечают, что недостаточное сечение может привести к перегреву проводов, что, в свою очередь, увеличивает риск аварий и сокращает срок службы оборудования. Специалисты рекомендуют учитывать не только максимальные токовые нагрузки, но и климатические условия, такие как температура окружающей среды и скорость ветра, которые влияют на эффективность теплоотдачи. Правильный расчет сечений проводов обеспечивает надежность и безопасность электросетей, что особенно актуально в условиях растущих требований к электроэнергии. В результате, соблюдение рекомендаций по выбору сечений проводов становится ключевым фактором для обеспечения стабильной работы воздушных линий.
Выбор сечений проводов по экономическим показателям
Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.
Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 – 30 процентов.
Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%.
Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника
По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.
Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника
Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника
Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.
При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 – 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.
- Рассчитайте ток по формуле I=P/(U*cosф), где P — мощность, U — напряжение, cosф — коэффициент. В бытовых электросетях данный коэффициент равняется 1, поэтому формула упрощается до I=P/U. В промышленности cosф представляет собой соотношение активной и полной мощностей (активная и реактивная).
- В таблице ПУЭ найдите подходящий кабель по сечению в зависимости от тока.
- Подсчитайте сопротивление проводника, используя формулу: R=ρ*l/S, где ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлены жилы, l — длина кабеля, S — площадь поперечного сечения. Помните, что электрический ток движется в обе стороны, поэтому суммарное сопротивление равняется удвоенному значению, полученному из формулы выше.
- Для падения напряжения воспользуйтесь формулой ΔU=I*R
- Чтобы получить падение напряжения в процентах, разделите ΔU/U.
| Сечение провода (мм²) | Допустимый ток (А) при температуре окружающего воздуха +25°C | Условия теплоотдачи (примечания) |
|---|---|---|
| 16 | 60 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
| 25 | 85 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
| 35 | 110 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
| 50 | 140 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
| 70 | 180 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
| 95 | 220 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
| 120 | 260 | Открытая местность, ветер не менее 4 м/с |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов, связанных с таблицей сечений проводов воздушных линий по току и условиями теплоотдачи:
-
Зависимость сечения от тока и температуры: Сечение проводов воздушных линий напрямую связано с величиной тока, который они могут безопасно проводить. При увеличении тока возрастает температура проводника, что может привести к его перегреву. Таблицы сечений учитывают допустимые температуры и условия теплоотдачи, чтобы предотвратить повреждение изоляции и самого провода.
-
Эффект Джоуля-Ленца: При прохождении электрического тока через проводник выделяется тепло, что называется эффектом Джоуля-Ленца. Это тепло зависит от сопротивления провода и величины тока. Поэтому правильный выбор сечения провода критически важен для обеспечения эффективной работы электрических сетей и предотвращения потерь энергии.
-
Условия теплоотдачи: В таблицах сечений проводов учитываются различные условия теплоотдачи, такие как скорость ветра, температура окружающей среды и расположение проводов. Например, провода, расположенные в условиях хорошей вентиляции, могут иметь меньшие сечения, чем те, которые находятся в закрытых или защищенных местах, где теплоотдача ограничена. Это позволяет оптимизировать проектирование воздушных линий и повысить их надежность.
Выбор сечения кабеля: по мощности, току, с учетом длины таблицы
Экономию можно достичь за счет отказа от изоляционных материалов.
Для чего нужен расчет сечения кабеля
При покупке кабеля вы можете увидеть различные обозначения. К примеру, провод 3×5 содержит три токоведущие жилы, каждая из которых имеет сечение по 5 кв. мм. Зная это, достаточно заглянуть в таблицу напряжения и мощности.
Сечение провода может подбираться в зависимости от максимальной токовой нагрузки на линию. Причем каждый бытовой прибор имеет разную мощность. В списке ниже перечислены мощности наиболее распространенного оборудования:
Напряжение электрической сети составляет 220 В. Зная данный параметр и суммарную нагрузку, достаточно воспользоваться простой формулой для расчета потребляемого тока:
Завершив расчеты допустимого тока, переходите к выбору материала для токоведущих жил. Алюминиевый кабель стоит меньше медного, однако площадь сечения таких жил должна быть намного выше. Плотность тока для алюминия составляет 8, меди — 10 А/кв. мм.
Таблица мощности кабеля по сечению для сип
Он прошел несколько этапов улучшения и теперь активно используется в различных сферах жизни.
Открытая и закрытая прокладка проводов
Выбор сечения кабеля с учетом типа его прокладки также можно провести при помощи таблицы. Принцип описывали раньше, ничего не изменяется. Просто учитывается еще один фактор.
Выбор сечения кабеля в зависимости от мощности и типа монтажа
- Зажимы для проводов анкерного типа. Предназначены для фиксации линии на требуемой высоте. Этот вид арматуры является универсальным, поскольку может применяться на любой поверхности.
- Поддерживающие узлы. Используются для удержания провода, не допуская чрезмерного провиса на промежутке между столбами.
- Соединительные элементы. Применяются для подключения одного кабеля к другому. Особенность конструкции узлов обеспечивает выполнение операции за несколько секунд без отключения напряжения.
- Ответвительные детали, необходимы в случае обустройства отводов линии электропередач.
Главные марки кабеля
| Площадь сечения проводников, кв. мм | Ток для изоляции из LPDE | Ток для изоляции из сшитого полиэтилена |
|---|---|---|
| 16 | 70 | 100 |
| 25 | 95 | 130 |
| 35 | 115 | 160 |
| 50 | 140 | 195 |
| 70 | 180 | 240 |
| 95 | 220 | 290 |
| 120 | 250 | 340 |
Неоднородный цвет жилы и темные пятна могут свидетельствовать о высоком содержании примесей в металле и его низком качестве.
Пример расчета
И последним в маркировке указывается техническое условие, согласно которому изготовлен провод. Обычно это набор цифр после аббревиатуры ТУ.
Маркировка кабеля помимо обозначения конкретной группы также обязательно включает в себя сечение провода, дату изготовления, номер партии и дополнительные сведения от производителя.
- попробуйте пару раз изогнуть и распрямить кабель. На заводах подобное испытание совершается на особом гибочном механизме под определенным радиусом изгиба. Конечно у Вас число изгибов будет меньшим, предусмотренных в ГОСТе. Однако, во всяком случае, алюминий должен выдержать самое меньшее 7-8 изгибов, а медь — 30-40. После этого возможна деформация изоляции и обрыв жилы. Эксперимент лучше проводить на конце кабеля, чтобы потом его просто отрезать.
- кабель из высококачественной меди/алюминия должен сгибаться и не пружиниться;
- медная/алюминиевая жила на зачищенном кабеле должна обладать ярким (бликующим) цветом. Когда жила — разнородна по цвету и есть беспросветные пятнышки — это свидетельствует и больших примесях в металле и о его низком качестве..
Длительно допустимые токи
Необходимо учитывать только участки, по которым электрический ток от подстанции идет к конкретной точке в сети.
Какой кабель выбрать: медный или алюминиевый?
Смотря на область использования кабеля, токопроводящая жила производится из разнообразных материалов: сначала медь и алюминий, потом — нихром, сталь, и др. Когда вы не заверены в однородности материала объединяемых кабелей — используйте клеммник.
Жесткий кабель, обычно, это кабель одножильный, а гибкий — с многожильный. Чем большее число проволок в жиле и насколько тоньше будет каждая проволочка — тем эластичнее кабель.
Влияние температуры окружающей среды на выбор сечения проводов
Температура окружающей среды является одним из ключевых факторов, влияющих на выбор сечения проводов для воздушных линий. При проектировании электрических сетей необходимо учитывать, что проводники при прохождении тока нагреваются, и их температура может значительно изменяться в зависимости от внешних условий.
При повышении температуры окружающей среды увеличивается температура проводника, что может привести к его перегреву. Это, в свою очередь, может вызвать ухудшение изоляционных свойств, а также сократить срок службы проводов. Поэтому важно правильно рассчитывать допустимые токовые нагрузки, принимая во внимание как температуру окружающей среды, так и характеристики материалов, из которых изготовлены провода.
Согласно действующим нормам, для различных климатических условий и температурных режимов устанавливаются предельные значения допустимого нагрева проводов. Например, для алюминиевых проводов максимальная температура может достигать 70-90°C, в то время как для медных проводов этот показатель может быть выше. При этом необходимо учитывать, что при повышении температуры окружающей среды на 1°C, допустимый ток может снижаться на 1-2%. Это связано с тем, что с увеличением температуры увеличивается сопротивление проводника, что, в свою очередь, приводит к большему выделению тепла.
Для обеспечения надежной работы воздушных линий в условиях высоких температур рекомендуется использовать провода с большим сечением, что позволяет снизить плотность тока и, следовательно, уменьшить нагрев. Также следует учитывать, что в условиях низких температур проводники могут испытывать механические нагрузки, связанные с обледенением или снегом, что также требует соответствующего выбора сечения.
Кроме того, важно учитывать, что температура окружающей среды может варьироваться в течение года, и в некоторых регионах могут наблюдаться резкие колебания температуры. Поэтому при проектировании воздушных линий следует использовать средние значения температуры, а также учитывать экстремальные условия, чтобы избежать перегрева проводов в летний период и механических повреждений в зимний.
В заключение, правильный выбор сечения проводов для воздушных линий требует комплексного подхода, учитывающего как температурные условия, так и другие факторы, такие как механические нагрузки, тип изоляции и материал проводников. Это позволит обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию электрических сетей в различных климатических условиях.
Вопрос-ответ
Как выбрать правильное сечение провода для воздушной линии?
Выбор сечения провода зависит от нескольких факторов, включая максимальный ток, который будет проходить через провод, длину линии и условия теплоотдачи. Рекомендуется использовать таблицы сечений проводов, которые учитывают эти параметры, чтобы обеспечить безопасность и эффективность работы линии.
Что влияет на условия теплоотдачи проводов в воздушных линиях?
Условия теплоотдачи проводов зависят от окружающей среды, включая температуру воздуха, скорость ветра и наличие солнечного излучения. Эти факторы влияют на способность провода рассеивать тепло, что, в свою очередь, может повлиять на его рабочие характеристики и срок службы.
Как часто нужно проверять сечения проводов в воздушных линиях?
Рекомендуется регулярно проверять сечения проводов, особенно в условиях, когда они подвергаются высоким нагрузкам или экстремальным погодным условиям. Периодические проверки помогут выявить потенциальные проблемы и предотвратить перегрев или повреждение проводов.
Советы
СОВЕТ №1
Перед выбором сечения провода обязательно учитывайте максимальный ток, который будет проходить через него. Это поможет избежать перегрева и потенциальных аварийных ситуаций. Используйте таблицы сечений проводов, чтобы подобрать оптимальный вариант для вашего конкретного случая.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на условия теплоотдачи в месте установки проводов. Если провода будут находиться в закрытом пространстве или в условиях высокой температуры, возможно, потребуется увеличить сечение провода для обеспечения безопасной работы.
СОВЕТ №3
Не забывайте о длине проводов. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление, что может привести к падению напряжения. В таких случаях рекомендуется использовать провода большего сечения, чтобы минимизировать потери и обеспечить стабильную работу оборудования.
СОВЕТ №4
При проектировании воздушных линий учитывайте влияние внешних факторов, таких как ветер, дождь и снег. Эти условия могут повлиять на теплоотдачу и, соответственно, на выбор сечения проводов. Проверьте актуальные нормы и рекомендации для вашего региона.
