Таблица токов короткого замыкания по длине кабеля

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 сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

• Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
• Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

• Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
• Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

• Суммарная мощность всех приборов.
• Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
• ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
• Материал проводника: медь или алюминий.
• Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

где P₁, P₂ и т. д. – мощность подключаемых приборов, К_с – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, К_з – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. К_с определяется так:

• для двух одновременно включенных приборов – 1;
• для 3-4 – 0,8;
• для 5-6 – 0,75;
• для большего количества – 0,7.

К_з в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

• L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
• ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
• I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, К_с – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

Для трехфазной сети используется другая формула:

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Источник

Реферат: Расчет токов кз методом приведенных длин

Расчет токов короткого замыкания в низковольтной сети методом приведенных длин

Согласно Правил безопасности в угольных шахтах в подземных сетях при напряжении до 1200 В должна осуществляться защита:

— от токов короткого замыкания: мгновенная или селективная, в пределах 0,2 с;

— от перегрузки, перегрева, опрокидывания и несостоявшегося пуска электродвигателей, работающих в режиме экстремальных перегрузок;

— от включения напряжения при сниженном сопротивлении изоляции относительно земли;

Общая длина кабелей, присоединенных к одному или параллельно работающим трансформаторам, должна ограничиваться емкостью относительно земли величиной не более 1 мкФ на фазу.

При питании подземных электроприемников с поверхности через скважины допускается установка автоматического выключателя с аппаратом защиты от утечек тока под скважиной на расстоянии не более 10 м от нее. В этом случае при срабатывании аппарата защиты от утечек тока электроприемники на поверхности и кабель в скважине могут не отключаться, если на поверхности имеется устройство контроля изоляции сети, не влияющее на работу аппарата защиты, а электроприемники имеют непосредственное отношение к работе шахты (вентиляторы, лебедки и др.) и присоединяются посредством кабелей.

Защита от утечек тока может не применяться для цепей напряжением не более 42 В, цепей дистанционного управления и блокировки КРУ, а также цепей местного освещения передвижных подстанций, питающихся от встроенных осветительных трансформаторов, при условии металлического жесткого или гибкого наружного соединения их с корпусом подстанции, наличия выключателя в цепи освещения и надписи на светильниках «Вскрывать, отключив от сети».

Требование защиты от утечек тока не распространяется на искробезопасные системы.

Во всех случаях защитного отключения допускается однократное АПВ при условии наличия в КРУ максимальной токовой защиты и защиты от утечек (замыканий) на землю, имеющих блокировки против подачи напряжения на линии или электроустановки после их срабатывания.

Сроки оснащения защитой от токов перегрузки устанавливаются руководством отрасли по согласованию с Ростехнадзором России.

Таким образом, расчет эффективных значений токов короткого замыкания (к.з.) осуществляется с целью определения минимального значения тока двухфазного к.з., необходимого для выбора уставок средств защиты, а также максимального значения тока трехфазного к.з., необходимого для проверки коммутационной аппаратуры на отключающую способность.

Расчетный минимальный ток двухфазного металлического к.з. (I 2 _{к.з. min} ) в наиболее электрически удаленной от трансформатора точке сети определяется с учетом параметров высоковольтной распреде­лительной сети, трансформатора передвижной подстанции и нагрева жил кабелей до 65°С, а также с учетом переходных сопротивлений контактов и элементов коммутационных аппаратов, в том числе и сопротивления в месте к.з.

Расчетный ток (I 2 _{к.з. min} ) в зависимости от приведенной длины кабелей и параметров сети может определяться по таблицам 1-5 Приложения [7, c.236-244].

Для промежуточных значений мощности к.з. и длин кабельных линий, не приведенных в таблицах, токи к.з. определяются методом линейной интерполяции.

Токи двухфазного к.з. могут быть определены по формуле:

где U — среднее номинальное напряжение ступени, принимается равным 0,133; 0,23; 0,4; 0,69 или 1,2 кВ;

r_pc , r_r , x_pc , x_r — соответственно активные и индуктивные сопротивления высоковольтной распределительной сети и трансформатора, приведенные ко вторичной обмотке, Ом;

r_k , x_k — соответственно активное и индуктивное сопротивления 1 км кабеля сечением 50 мм 2 , Ом/км;

L_пр — приведенная к сечению 50 мм 2 или 4 мм 2 длина кабельных линий, включенных в цепь к.з., км.

При определении расчетного тока (I 2 _{к.з. min} ) допускается:

— не учитывать сопротивления распределительной сети при мощности участковых подстанций до 400 кВ×А включительно, т.е. принимать x_pc = 0, r_pc = 0;

— при мощности к.з. S_кз > 50MB×А принимать активное сопротивление распределительной сети равным нулю, т.е. r_pc = 0.

Полное, активное и индуктивное сопротивление вы­соковольтной распределительной сети при S_кз 2 активное сопротивление равно 0,423 Ом/км, а индуктивное — 0,075 Ом/км.

Суммарное переходное сопротивление контактов и элементов аппаратов, а также переходное сопротивление в месте к.з. принимаются равным 0,005 Ом на один коммутационный аппарат, включая точку к.з.

Расчетный минимальный ток к.з. в наиболее электрически удаленной точке отходящего от аппарата искроопасного присоединения напряжением до 42 В достаточно точно определяется по формуле:

где U_н — номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

r_r -сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом (указывается в инструкциях по эксплуатации аппаратов);

r_k — сопротивление одной жилы кабеля, Ом (принимается равным 0,008; 0,005; 0,0033 и 0,002 Ом/м для кабелей сечением жил 2,5; 4; 6 и 10 мм 2 соответственно).

Приведенная длина кабельных линий L_пр с учетом сопротивления контактов и элементов аппаратов и переходного сопротивления в месте к.з. определяется по формуле:

где L₁ ..L_n — фактические длины кабелей с различными сечениями жил, м;

k — число коммутационных аппаратов, последовательно включенных в цепь к.з., включая автоматический выключатель ПУПП;

l_э = 10 м — приведенная длина кабельной линии, эквивалентная переходным сопротивлениям в точке к.з. и элементов коммутационных аппаратов.

При проверке уставки тока срабатывания защиты аппарата, защищающего питающий кабель и электрооборудование горных машин с многодвигательным приводом, необходимо к L, определенной по последней формуле, прибавлять приведенную длину кабеля с сечением жилы 50 мм 2 , токоограничивающее влияние которого эквивалентно включению в защищаемую сеть элементов внутреннего монтажа. Эта величина указывается в заводских инструкциях по эксплуатации машин.

При определении (I 2 _{к.з. min} ) в осветительных сетях необходимо указывать сопротивление контактов. Для этого к значению L_пр необходимо прибавлять величину 2n, где n — число светильников и тройниковых муфт в цепи к.з. в сети освещения.

Коэффициенты приведения k_пр сечений кабелей для определения расчетных минимальных токов к.з. (I 2 _{к.з. min} ) приведены в таблице 1:

Таблица 1 – Коэффициенты приведения

Название: Расчет токов кз методом приведенных длин Раздел: Рефераты по физике Тип: реферат Добавлен 14:53:11 29 мая 2011 Похожие работы Просмотров: 1288 Комментариев: 17 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать

Сечение основной жилы кабеля, мм 2	Коэффициент приведения	Сечение основной жилы кабеля, мм 2	Коэффициент приведения
Для сетей напряжением 380-1140 В(сечения приведены к 50 мм 2 )
4	12,3	35	1,41
6	8,22	50	1,00
10	4,92	70	0,72
16	3,06	95	0,54
25	1,97	120	0,43
Для сетей напряжением 127 — 220 В (сечения приведены к 4мм 2 )
2,5	1,6	6	0,67
4,0	1,0	10	0,40

Максимальный ток трехфазного к.з. на вводе аппарата может быть вычислен исходя из значения минимального тока двухфазного к.з., определенного для той же точки с учетом температурного коэффициента и повышенного напряжения вторичной обмотки трансформатора, по формуле:

Список использованной литературы

1. Плащанский Л.А. Основы электроснабжения горных предпри­ятий. М.: Издательство МГГУ, 2004.

2. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в элек­трических системах. М.: 1985.

3. Гимоян Г.Г., Лейбов P.M. Релейная защита подземного элек­трооборудования и сетей. М.: Изд-во «Недра», 1970.

4. Блок В.М. Электрические сети и системы. М.: 1986.

5. Колосюк В.П, Техника безопасности при эксплуатации руднич­ных электроустановок. М.: Недра, 1987.

6. Риман Я.С. Защита шахтных участковых сетей от токов ко­роткого замыкания. 2-е изд., перераб, и доп. М.: Недра, 1985.

7. Сборник инструкций к Правилам безопасности в угольных шахтах том 2.

Источник