Selezione della sezione del cavo e del filo: per riscaldamento, per corrente, per caduta di tensione

La sezione trasversale di fili e cavi è determinata in base al riscaldamento consentito, tenendo conto delle modalità normali e di emergenza, nonché della distribuzione non uniforme delle correnti tra le singole linee, poiché il riscaldamento modifica le proprietà fisiche del filo, ne aumenta la resistenza, aumenta la consumo inutile di energia elettrica per riscaldare le parti conduttive e accorciare la vita dell'isolante. Il calore eccessivo è pericoloso per l'isolamento e le connessioni dei contatti e può provocare incendi ed esplosioni.

Selezione del cavo e sezione del filo di riscaldamento

La selezione della sezione trasversale dalle condizioni di riscaldamento ammissibili è ridotta all'uso delle tabelle pertinenti dei carichi di corrente ammissibili a lungo termine Id, in cui i conduttori vengono riscaldati alla temperatura massima consentita stabilita dalla pratica al fine di prevenire prematuri usura dell'isolamento, per garantire un contatto affidabile nei punti di connessione del filo ed eliminare varie situazioni di emergenza che si verificano a Id ≥ Ip, Ip - corrente di carico nominale.

I carichi intermittenti intermittenti quando si seleziona una sezione trasversale del cavo vengono ricalcolati a una corrente continua ridotta

dove Ipv è la corrente in modalità off del ricevitore con la durata dell'attivazione FV.

Quando si sceglie la sezione trasversale di fili e cavi, è necessario tenere conto del fatto che alla stessa temperatura di riscaldamento, la densità di corrente consentita dei fili conduttivi con una sezione trasversale maggiore dovrebbe essere inferiore, poiché la loro sezione trasversale aumenta a più - grande il grado di crescita della superficie di raffreddamento (vedi riso. 1). Per questo motivo, per risparmiare metalli non ferrosi, invece di un cavo di sezione maggiore si scelgono spesso due o più cavi di sezione minore.

Figura 1. Grafico della dipendenza della densità di corrente ammissibile dalla sezione trasversale dei conduttori di rame in un cavo tripolare esterno per una tensione di 6 kV con isolamento in carta impregnata, riscaldato dalla corrente a una temperatura di + 65 ° C a una temperatura dell'aria di +25 «C.

Nella selezione finale di fili e cavi dalla condizione di riscaldamento consentito secondo le tabelle pertinenti, è necessario tenere conto non solo della corrente stimata della linea, ma anche del metodo di posa, del materiale dei fili e la temperatura ambiente.

Anche le linee dei cavi per tensioni superiori a 1000 V, selezionate in base alle condizioni di riscaldamento a corrente lunga ammissibile, vengono controllate per il riscaldamento mediante correnti di cortocircuito. Nel caso in cui la temperatura dei conduttori in rame e alluminio dei cavi con isolamento in carta impregnata con tensione fino a 10 kV superi i 200 °C e cavi per tensione 35-220 kV sopra i 125 °C, la loro sezione aumenta di conseguenza.

La sezione trasversale dei fili e dei cavi delle reti di alimentazione interne con una tensione fino a 1000 V è coordinata con le capacità di commutazione dei dispositivi di protezione lineari - fusibili e interruttori automatici - quindi la disuguaglianza è giustificata Azd / Azc h, dove kz - il multiplo della corrente a lungo termine ammissibile del filo alla corrente nominale o alla corrente del dispositivo di protezione Azs (da PUE). Il mancato rispetto della suddetta disuguaglianza obbliga ad aumentare di conseguenza la sezione principale selezionata.

Selezione della sezione di cavi e fili per la perdita di tensione

Deve essere verificata la sezione dei cavi e dei conduttori selezionati dalle condizioni di riscaldamento e coerenti con le capacità di commutazione delle perdite di tensione lineare relativa dei dispositivi di protezione.

dove U è la tensione della sorgente di energia elettrica, Unom è la tensione nel punto di connessione del ricevitore.

La deviazione consentita della tensione ai morsetti del motore dalla tensione nominale non deve superare ± 5% e in alcuni casi può raggiungere + 10%.

Nelle reti di illuminazione, la caduta di tensione per le lampade più lontane dell'illuminazione da lavoro interna e le installazioni di proiettori per l'illuminazione esterna non deve superare il 2,5% della tensione nominale delle lampade, per le lampade per l'illuminazione esterna e di emergenza - 5% e nelle reti con tensione 12.,. 42 V — 10%. Una maggiore riduzione della tensione comporta una significativa diminuzione dell'illuminazione dei luoghi di lavoro, provoca una diminuzione della produttività del lavoro e può portare a condizioni in cui l'accensione delle lampade a scarica di gas non è garantita. La massima tensione delle lampade, di norma, non deve superare il 105% del suo valore nominale.

Un aumento della tensione delle reti interne di alimentazione oltre a quanto previsto dalle norme non è ammesso, in quanto comporta un aumento significativo del consumo di energia elettrica, una diminuzione della vita utile dell'alimentazione e dell'illuminazione delle apparecchiature elettriche attrezzature e talvolta a una diminuzione della qualità dei prodotti.

Riso. 2. Calcolo della perdita di tensione in una linea trifase a tre vie quando si sceglie la sezione trasversale di cavi e fili: a-con un carico all'estremità della linea, b-con diversi carichi distribuiti.

Verificando la sezione dei fili di una linea trifase a tre fili con un carico all'estremità (Fig. 2, a), caratterizzata dalla corrente nominale Azp e dal fattore di potenza cos phi per la relativa perdita di tensione lineare, eseguire come segue:

dove Unom è la tensione nominale della rete, V, Ro e Xo sono rispettivamente la resistenza attiva e induttiva di un chilometro di linea, selezionate dalle tabelle di riferimento, Ohm/km, Pp è la potenza attiva calcolata del carico , kW; L è la lunghezza della linea, km.

Per una linea trifase principale a tre fili non ramificata di sezione costante, che trasporta carichi distribuiti lungo di essa con correnti nominali Azstr1, AzR2, ..., Azr e i corrispondenti fattori di potenza cos phi1, cos phi2, ..., cos phi distante dalla fonte di alimentazione alle distanze L1, L2, …, Ln (Fig. 2, b), la perdita di tensione lineare relativa al ricevitore più lontano:

dove PRi potenza attiva — calcolato i-esimo carico lontano dalla fonte di alimentazione a una distanza L.

Se la perdita di tensione relativa calcolata dU risulta essere superiore alle norme consentite, è necessario aumentare la sezione selezionata per garantire il valore normalizzato di questo valore.

Con piccole sezioni trasversali di fili e cavi, la resistenza induttiva Xo può essere trascurata, il che semplifica notevolmente i calcoli corrispondenti. nelle reti di distribuzione trifase a tre fili dell'illuminazione per esterni, che si differenziano per una notevole lunghezza, è necessario prestare attenzione alla corretta inclusione di corpi illuminanti equidistanti, perché altrimenti perdita di tensione sono distribuiti in modo non uniforme sulle fasi e possono raggiungere diverse decine di percento rispetto alla tensione nominale.

Schemi per l'accensione di apparecchi di illuminazione equidistanti per l'illuminazione esterna: a - corretto, b - errato

Selezione della sezione del cavo per densità di corrente economica

La selezione della sezione di fili e cavi, senza tener conto di fattori economici, può comportare perdite significative di energia elettrica nelle linee e un aumento significativo dei costi di esercizio.Per questo motivo, la sezione dei conduttori delle reti elettriche con alimentazione interna di notevole lunghezza, nonché delle reti funzionanti con un elevato numero di ore di utilizzo del carico massimo -Tmax > 4000 h - deve almeno essere responsabile di una densità di corrente economica raccomandata che stabilisce il rapporto ottimale tra costi di capitale e costi operativi, che è definito come segue:

dove Azr — corrente nominale della linea, senza tener conto dell'aumento del carico in caso di guasti e riparazioni, Jd — densità di corrente economica basata sul rimborso dei costi di capitale entro 8-10 anni.

Sezione economica prevista arrotondata allo standard più vicino e, se risulta superiore a 150 mm2, una linea di cavo viene sostituita da due o più cavi con una sezione totale corrispondente a quella economica. Utilizzare cavi a basso carico variabile con una sezione inferiore a 50 mm2 Non consigliato.

Sezione di cavi e fili con una tensione fino a 1000 V con il numero di ore di utilizzo del carico massimo Tmax <4000 … 5000 h e tutte le diramazioni verso ricevitori della stessa tensione, reti elettriche di impianti di illuminazione, strutture temporanee e le strutture con una vita utile breve fino a 3 - 5 anni non vengono scelte in base alla densità di corrente economica.

Nelle reti trifase a quattro passi, la sezione del conduttore neutro non viene calcolata, ma viene preso almeno il 50% della sezione selezionata per i conduttori principali, e nelle reti che forniscono lampade a scarica di gas, che provocano il comparsa di armoniche di corrente più elevate, le stesse dei fili principali.