Как взаимосвязаны сечение кабеля его длина и номинал автомата защиты
Статья «почти» научная.
Для примера возьмём реальный кабель (Кабель ВВГ 2х1,5 п-нг-LS ГОСТ), который я приобретаю в специализированном магазине в своём городе, под защитой автоматическим выключателем номиналом 16 А (характеристика «С»), проложенного к розетке в кабельном канале.
Для такого сечения кабеля допустимый длительный ток равен 18 ампер, при прокладке в трубе (таблица 1.3.4 ПУЭ).
Здравствуйте, уважаемые подписчики и читатели канала «Электрик со стажем».
Ток короткого замыкания зависит от сечения кабеля и его длины
Всем электрикам должно быть известно, что при определённой длине линии (кабеля) ток в ней уменьшится настолько, что время отключения (при коротком замыкании в конце линии) автоматическим выключателем увеличится до недопустимого.
Однако не каждый сможет эту длину назвать.
Для того, что бы наш кабель (сечением 1,5 мм/2) находился под надёжной защитой автоматического выключателя, мы с вами должны узнать его максимальную возможную длину, при которой автоматический выключатель с характеристикой «С» номиналом 16 ампер гарантированно отключится при коротком замыкании в конце линии.
Для этого нам необходимы некоторые данные, такие как;
Реальное сечение кабеля,
Сопротивление петли фаза-ноль в точке подключения кабеля (в групповом электрическом щитке).
На основании этих данных мы получим другие данные, такие как;
Сопротивление петли фаза-ноль в конце линии,
Ток короткого замыкания в конце линии,
Максимальная длина кабеля (1,5 мм/2) , при которой автоматический выключатель (с характеристикой «С» номиналом 16 ампер) гарантированно отключится при коротком замыкании в конце линии.
Реальное сечение кабеля ВВГ 2х1,5 п-нг-LS ГОСТ
Реальное сечение кабеля легко узнать, если измерить диаметр его жилы (S=πR²).
Для измерения диаметра жилы кабеля применим микрометр.
Источник
Расчет токов короткого замыкания в сетях 0,4кВ
Ни один проект по электрике не обходится без расчетов. Одним из них является расчет токов короткого замыкания. В статье рассмотрим пример расчета в сетях 0,4кВ. Файл с примером расчета в Word вы сможете скачать ближе к концу статьи, а также выполнить расчет самостоятельно не покидая сайта (в конце статьи есть онлайн-калькулятор).
Исходные данные: ГРЩ здания запитан от трансформаторной подстанции с двумя трансформаторами по 630кВА.
где:
ЕC – ЭДС сети;
Rт, Xт, Zт – активное, реактивное и полное сопротивления трансформатора;
Rк, Xк, Zк – активное, реактивное и полное сопротивления кабеля;
Zц – сопротивление петли фаза-нуль для кабеля;
Zш – сопротивление присоединения шин;
K1 – точка короткого замыкания на шинах ГРЩ.
Параметры трансформатора:
Номинальная мощность трансформатора Sн = 630 кВА,
Напряжение короткого замыкания трансформатора Uк% = 5,5%,
Потери короткого замыкания трансформатора Pк = 7,6 кВт.
Параметры питающей линии:
Тип, число (Nк) и сечение (S) кабелей АВВГнг 2x (4×185),
Длина линии L = 208 м
Реактивное сопротивление трансформатора: 
Xт = 13,628 мОм
Активное сопротивление трансформатора: 
Rт = 3,064 мОм
Активное сопротивление кабеля: 
Rк = 20,80 мОм
Реактивное сопротивление кабеля: 
Xк = 5,82 мОм
Сопротивление энергосистемы:
Xc = 1,00 мОм
Суммарное реактивное сопротивление участка:
XΣ=Xc+Xт+Xк=20,448 мОм
Суммарное активное сопротивление участка:
RΣ=Rт+Rк=23,864 мОм
Полное суммарное сопротивление: 
RΣ=31,426 мОм
Ток трехфазного короткого замыкания: 
IK3=7,35 кА (Icn)
Ударный ток трехфазного короткого замыкания: 
Ток однофазного короткого замыкания: 
IK1=4,09 кА
Чтобы не считать каждый раз вручную на калькуляторе и переносить цифры в Microsoft Word, я реализовал эти расчет прямо в Word. Теперь надо только ответить на вопросы, которые он задаёт. Вот так это выглядит: 
Весь расчет занял меньше минуты.
Если не разобрались с расчётом или просто хотите сэкономить время, то смело нажимайте кнопку и заказывайте готовый расчёт токов короткого замыкания в сети 0,4кВ.
Получите оформленный расчёт в Word (файл docx без автоматизации) в соответствии с вашими исходными данными.
Читайте также:
Опубликовано в рубрике: Расчеты
Комментариев к статье: 57
Здравствуйте. подскажите как все это можно реализовать в Wordе?
Есть несколько способов. Можно написать макрос. Можно при помощи полей, что я и сделал.
Позже я покажу как это сделать.
Доброго времени! Подскажите, почему Хс=1?? Очень надо. Или, где можно прочитать?
Алексей, эквивалентное сопротивление энергосистемы рассчитывается двумя способами:
1. На основе известных параметров энергосистемы: напряжения на стороне ВН, тока КЗ на стороне ВН;
2. Если данные неизвестны, то вместо тока КЗ на стороне ВН принимают номинальный ток отключения выключателя, установленного на стороне ВН.
Величины токов КЗ в точке подключения вы можете получить в энергоснабжающей организации.
Обычно в сети 10кВ величина тока трехфазного КЗ не превышает 10кА. Например, на одном из последних объектов ток КЗ был равен 6,805кА.
Если подставить в формулу 10кА, то получим Xс около 1мОм. Вот оттуда 1мОм и появился.
Спасибо вам большое, Вячеслав! Это лучшее объяснение, что я встретил со времен университета! Прошу вас дать ссылку на книгу или пособие, откуда вы вставили скриншот. Я очень хочу изучить этот вопрос от начала и до конца. Я думаю вам также известно, где можно взять данные (удельные сопротивления) по кабелям 10 кВ, 0,66-0,38 кВ. В ГОСТЕ на кабели только омическое сопротивление постоянному току. Про индуктивное сопротивление ни слова.
Алексей, токи короткого замыкания в электроустановках до 1 кВ рассчитываются по ГОСТ 28249-93. В нём же есть справочные данные по сопротивлениям кабелей.
Ссылка на ГОСТ: yadi.sk/i/15-yzU9d3U3Vfq
Токи КЗ в электроустановках выше 1 кВ рассчитываются по ГОСТ Р 52735-2007. Ссылка на ГОСТ: yadi.sk/i/7YxQHNBe3U3VjP
Вячеслав, благодарен вам! Если появятся вопросы могу вам продолжить их задавать? Хотелось бы, чтобы вы передавали опыт.
Продолжайте 
Вячеслав, не могу найти удельное активное, а главное, индуктивное сопротивление кабеля ВВГнг(А) -LS 1×500. Подскажите, как быть? Может, у вас есть источник, где можно подглядеть. В ГОСТ таких сечений нет, плюс там нет кабелей с медной жилой в непроводящей оболочке.
Активное сопротивление можно рассчитать по удельному сопротивлению меди.
Индуктивное сопротивление зависит от геометрии проводников.
Все данные и формулы можно взять из Приложения 3 к ГОСТ 28249-93.
Спасибо! Про активное сопротивление — согласен. А вот по индуктивному остается вопрос: в Приложении 3 ГОСТ 28249-93 расчет индуктивного сопротивления дан для проводов. Это же принципиально важно. А у нас кабельная линия. Геометрию кабеля никто не дает (расстояние между проводниками и т.п.). Как быть в таком случае, посоветуйте?
Алексей, не настолько принципиальная, чтобы оказать значительное влияние.
Пренебречь индуктивным сопротивлением. Для кабеля r>>x
Рассчитать по формуле для проводов. Больших различий в результатах расчета не будет
Взять формулу для проводов, подставить имеющиеся данные для кабелей, проверив коэффициент перед логарифмом. Определить данный коэффициент для кабеля
Построить на основе имеющихся данных для меньших сечений кривую зависимости реактивного сопротивления от сечения кабеля. Аппроксимировать на нужное сечение
Было бы интересно, если бы вы поделились результатами изысканий.
Спасибо за наводку. В свободное время постараюсь заняться этим делом. Поделюсь результатом, если получится закончить) По поводу 1 пункта: для кабелей больших сечений нельзя пренебрегать индуктивностью. Да и в целом для расчета токов КЗ согласно ГОСТ до 1 кВ написано, что необходимо учитывать индуктивное сопротивление всей короткозамкунтой цепи.
Алексей, если рассматривать вопрос в общем, то для больших сечений да, соотношение индуктивного и активного сопротивления иное, чем для мелких сечений.
А если рассматривать предметно, каждый конкретный случай, то, при небольшой длине (относительно всей длины цепи) кабеля большого сечения, вклад его индуктивного сопротивления в общее сопротивление цепи может быть ничтожно мал. И тогда, если неизвестны его точные данные, им можно пренебречь.
Хотел попросить совета по расчёту КЗ для данной схемы:
Можно надеяться на ответ «на пальцах», чтобы разобраться?
Андрей, здесь придётся считать два раза. Первый расчет — для питающей линии от ТП-18. Второй расчет — для питающей линии от РП-5.
Как в ТП-18 трансформаторы работают, параллельно?
Добрый день! Спасибо, что откликнулись, ч так и сделал, ток ОКЗ у меня наименьшим получился при питании от ТП-18 от ТМ-160кВА.
Схема не до конца правильная, но тр-ры, скорее всего, не работают в параллель
Доброго времени суток! Подскажите пожалуйста, в формуле расчета активного сопротивления трансформатора Хт, S берется какое? 185 (мм.кв.)? Подставляю в формулу значения, а получить Хт=13,628 мОм не получается(
Дмитрий, в формулу подставляется номинальная мощность трансформатора SН=630кВА.
Ddecad, нет, я имел ввиду не мощность трансформатора, Sн, а сечение S, которое находится под корнем, в знаменателе под Pк)
Дмитрий, там должно быть SН. Надо картинку с формулой исправить.
Здравствуйте! помогите пожалуйста, что то не получается, руки кривые. но посчитать нужно. вообщем у меня провод ВВГнг-LS 5×50 L=250м, как посчитать сопротивление его? смотрел в таблице, сечение 50, значит активное сопротивление кабеля 0,37, подставляю в формулу (Rк = 0,37*0,25/50=1,85 мОм) но в ответе другое число (0,164 Ом). Считалось полное сопротивление петли фаза нуль до точки КЗ. может что то не учитываю. Вопрос вообщем такой. так ли я считаю хотя бы сопротивление провода, нужно ли на количество жил умножать или еще что то? Спасибо за внимание
В справочных таблицах обычно указывают сопротивление при 20 градусах Цельсия. А расчет рекомендуют вести при максимальной температуре кабеля. В моём примере расчет ведется исходя из температуры кабеля в 70⁰С.
Нужно удельное сопротивление кабеля умножить на длину кабеля и поделить на количество кабелей в питающей линии. На число жил в кабеле умножать не надо.
При расчете однофазного КЗ нужно учесть сопротивление обратной последовательности. Для кабеля получается, что это двойное сопротивление, если сечение фазного и нулевого проводника одинаковые.
Вышлите мне ваши исходные данные на почту, я помогу с расчетом.
А вы не подскажите вашу почту?
Почта указана на странице Контакты
Добрый день! Не могли бы Вы поподробнее расписать формулы «Активное сопротивление кабеля» и «Реактивное сопротивление кабеля». В частности как вычисляется значение «Rуд.к.» и «Xуд.к.»? Если можно поподробнее. Заранее благодарю.
Иван, Rуд.к. и Xуд.к. — табличные значения.
Для определения активного сопротивления кабеля вы можете воспользоваться формулой R=ρxl/S
ρ — удельное сопротивление меди (алюминия)
l — длина кабеля
S — сечение кабеля
С индуктивным сопротивлением сложнее, оно определяется геометрией проводника.
Спасибо, с активным сопротивлением кабеля более-менее разобрался. Для приведенного примера развернутая формула выглядит следующим образом:
Rк = (ρ*L)/(S*Nк)*1000, где
ρ — удельное сопротивление алюминия;
L — длина кабельной линии;
S — сечение кабеля;
Nк — количество кабелей;
Rк = (0,027*208)/(185*2)*1000= 15,18мОм
Правильно ли я расписал?
Да, правильно. Только удельное сопротивление меди и алюминия надо брать не при 20⁰C, а при 70⁰C.
1) Сопротивление для 70 градусов, насколько я понимаю берется из формулы: rt = r0 [1 + α (t — t0)]?
2) А как быть с активным и индуктивным сопротивлением нулевой последовательности для кабеля? Она такая же как и для прямой последовательности?
1) Да, эта формула
2) Да, если сечение нулевой жилы равно фазной.
Что такое S в первой и второй формуле (сопротивления трансформатора)? Судя по размерности это должна быть некая МОЩНОСТЬ. А у вас S — сечение кабеля. Если так, то сопротивление (ОМ) не получается на выходе.
Обновил картинки. В формуле для расчета сопротивлений трансформатора указаны номинальные мощности трансформаторов.
Вячеслав, спасибо вам большое за подробный расчет! Я хотел бы вас попросить как можно подробнее расписать формулу расчета индуктивного сопротивления. Заранее спасибо!
Индуктивного сопротивления чего? Трансформатор есть, кабель есть. Формула расчета сопротивления энергосистемы есть в комментариях.
Вячеслав, я имел ввиду формулу: Хк=Худ.к*l/Nк для нахождения индуктивного сопротивления кабеля. Пожалуйста объясните каким образом в примере получилось данное значение:
Хк=Худ.к*l/Nк = 5,72 мОм.
Худ.к — удельное сопротивление кабеля. Зависит от взаимного расположения проводников в кабеле. Табличная величина.
l — длина питающей линии
Nк — количество параллельных кабелей в питающей линии
Здравствуйте, можете расписать решение «реактивного сопротивление трансформатора»? первая формула
Так а что там расписывать?
U — линейной напряжение — 380В
Uk% — паспортные данные трансформатора 5,5%-6%. Зависит от модели и мощности. Для ТМГ-630кВА 5,5%.
Pk — паспортные данные трансформатора, кВт. Для ТМГ-630кВА 7,6кВт
Sн — номинальная мощность трансформатора.
Осталось не ошибиться с количеством нулей.
Неполучается ответ 13,628
Uк% = 5,5% возводим в квадрат
Pk делим на Sh и это число возводим в квадрат, далее
Uк% вычитаем число в которое получилось в скобках, извлекаем корень и делим на 630 так?
получается 12,606 ом. расчет выполнял по формуле ХТ=Uk*Uном2 и делить на 100*Sном
Другая формула — другие результаты.
Я считал и по той, и по другой формуле. Результаты (хоть и незначительно) отличаются. Формула из примера приведена в ГОСТ и РД. Ваша формула из какого-то справочника. Она для упрощенного расчета.
Вячеслав, а не могли бы Вы скинуть расчет подробный с цифрами для понимания?
Пример расчета можно скачать. Там кнопка в конце статьи есть.
Я скачал, но там как говорится только формула и сразу ответ. Я имею в виду полностью расписать, с нулями и т.д.
Такого готового нет. Никто никогда не требовал при проверке в согласующих органах. «Нули» появляются от исходных данных, в чём, например, параметры удельных сопротивлений кабелей есть. Формулы просты, подставляем вместе с размерностями, учитываем все мили- и кило- . Меня как 7-м классе школы на уроках физики научили, так и как-то нет с этим проблем.
Здравствуйте, очень помог ваш расчет, но хотелось узнать как вы получили однофазный ток КЗ 4,09 кА, какое значение Zт/3 (табличное или расчетное) вы подставляли? Нашел такую инфу, что ТМГ 630 кВА — Zт/3 = 0,014 Ом, а вот как получить полное сопротивление петли фаза-ноль я не понял, можно поподробнее объяснить
Евгений, расчетное Zт/3 полностью совпадает с табличным. Расчет активного и индуктивного сопротивления представлен, а полное (Zт/3) определяется как корень из суммы квадратов активного и индуктивного сопротивлений.
Более подробно про петлю фаза-нуль можно в ГОСТ 28249-93 почитать.
спасибо за быстрый ответ! Хотел еще уточнить, по формуле расчет однофазного тока КЗ в знаменателе вы используете только индуктивные и активные сопротивления прямой и нулевой последовательности трансформатора и кабельной линии, тоесть как упрощенный вариант, без использования сопротивления эл. дуги, клем, ТТ, автомата, шин?
спасибо за быстрый ответ! Хотел еще уточнить, по формуле расчет однофазного тока КЗ в знаменателе вы используете только индуктивные и активные сопротивления прямой и нулевой последовательности трансформатора и кабельной линии, тоесть как упрощенный вариант, без использования сопротивления эл. дуги, клем, ТТ, автомата, шин?
Если эксперт попадётся буквоед, то может заставить это учитывать. Но по факту, учет этих сопротивлений в реальной жизни ничего не даёт. Вы можете на 100% гарантировать, что смонтированный кабель будет именной той длины, что у вас в расчете и будет иметь один-в-один такие же удельные сопротивления? Можете поручиться, что каждое контактное соединение будет иметь расчетное сопротивление и что монтажник одинаково затянет все гайки? Не можете. Поэтому нет смысла с ними заморачиваться. К тому же, в РД 153-34.0-20.527-98 указан ряд допущений, которые можно пользоваться при расчетах.
Вообще, нужно смотреть, окажет ли неучтенное сопротивление серьёзное влияние на результат расчета. Если нет — его можно не учитывать. Если сопротивление кабеля и трансформатора в сотни или тысячи раз раз больше сопротивления контактов, то в итоге это скажется на каком-то знаке после запятой, который всё равно будет округлён.
Источник
