Lựa chọn tiết diện cáp và dây: bằng cách nung nóng, bằng dòng điện, bằng tổn thất điện áp

Mặt cắt ngang của dây và cáp được xác định dựa trên nhiệt độ cho phép, có tính đến chế độ bình thường và khẩn cấp, cũng như sự phân bố dòng điện không đồng đều giữa các dòng riêng lẻ, do quá trình gia nhiệt làm thay đổi tính chất vật lý của dây, tăng điện trở, tăng tiêu thụ năng lượng điện vô ích để làm nóng các bộ phận dẫn điện và rút ngắn tuổi thọ của lớp cách điện. Nhiệt quá cao gây nguy hiểm cho lớp cách điện và các mối nối tiếp xúc và có thể dẫn đến cháy nổ.

Lựa chọn cáp và tiết diện dây đốt nóng

Việc lựa chọn mặt cắt từ các điều kiện gia nhiệt cho phép được giảm xuống bằng cách sử dụng các bảng có liên quan về tải dòng điện cho phép dài hạn Id, trong đó các dây dẫn được làm nóng đến nhiệt độ tối đa cho phép được thiết lập theo thực tế để ngăn chặn sự phát triển sớm. độ mòn của lớp cách điện, để đảm bảo tiếp xúc chắc chắn tại các điểm kết nối của dây và để loại bỏ các tình huống khẩn cấp khác nhau xảy ra ở Id ≥ Ip, Ip - dòng tải định mức.

Tải gián đoạn không liên tục khi chọn mặt cắt cáp được tính toán lại để giảm dòng điện liên tục

trong đó Ipv là dòng điện ở chế độ tắt của máy thu với thời lượng kích hoạt PV.

Khi chọn mặt cắt ngang của dây và cáp, cần tính đến việc ở cùng nhiệt độ gia nhiệt, mật độ dòng điện cho phép của dây dẫn có tiết diện lớn hơn nên nhỏ hơn, vì tiết diện của chúng tăng lên nhiều hơn - lớn mức độ phát triển của bề mặt làm mát (xem gạo. 1). Vì lý do này, để tiết kiệm kim loại màu, thay vì một cáp có tiết diện lớn hơn, người ta thường chọn hai hoặc nhiều cáp có tiết diện nhỏ hơn.

Hình 1. Đồ thị sự phụ thuộc của mật độ dòng điện cho phép vào mặt cắt ngang của dây dẫn đồng trong cáp ba lõi ngoài trời cho điện áp 6 kV với lớp cách điện bằng giấy tẩm, được làm nóng bằng dòng điện đến nhiệt độ + 65 ° C ở nhiệt độ không khí +25 «C.

Khi lựa chọn dây và cáp cuối cùng từ điều kiện nhiệt độ cho phép theo các bảng liên quan, không chỉ cần tính đến dòng điện ước tính của đường dây mà còn cả phương pháp đặt, vật liệu của dây và nhiệt độ môi trường xung quanh.

Các đường dây cáp cho điện áp trên 1000 V, được chọn theo các điều kiện làm nóng dòng điện dài cho phép, cũng được kiểm tra để làm nóng dòng điện ngắn mạch. Trong trường hợp nhiệt độ của dây dẫn bằng đồng và nhôm của cáp có cách điện bằng giấy ngâm tẩm với điện áp lên đến 10 kV vượt quá 200 ° C và cáp cho điện áp 35-220 kV trên 125 ° C, thì tiết diện của chúng sẽ tăng lên tương ứng.

Mặt cắt ngang của dây và cáp của mạng điện bên trong có điện áp lên đến 1000 V được phối hợp với khả năng chuyển mạch của các thiết bị bảo vệ tuyến tính - cầu chì và bộ ngắt mạch - do đó, sự bất bình đẳng được chứng minh Azd / Azc h, trong đó kz - bội số của dòng điện dài hạn cho phép của dây với dòng điện danh định hoặc dòng điện của thiết bị bảo vệ Azs (từ PUE). Việc không thỏa mãn bất bình đẳng trên buộc phần chính được chọn phải được tăng lên tương ứng.

Lựa chọn mặt cắt ngang của cáp và dây dẫn để giảm điện áp

Phải kiểm tra mặt cắt ngang của cáp và dây dẫn được chọn theo các điều kiện gia nhiệt và phù hợp với khả năng chuyển mạch của thiết bị bảo vệ khi mất điện áp tuyến tính tương đối.

trong đó U là điện áp của nguồn năng lượng điện, Unom là điện áp tại điểm kết nối của máy thu.

Độ lệch cho phép của điện áp đầu cực động cơ so với điện áp danh định không được vượt quá ± 5% và trong một số trường hợp có thể đạt + 10%.

Trong các mạng chiếu sáng, điện áp rơi đối với đèn ở xa nhất của hệ thống chiếu sáng bên trong và lắp đặt máy chiếu của hệ thống chiếu sáng bên ngoài không được vượt quá 2,5% điện áp danh định của đèn, đối với đèn chiếu sáng bên ngoài và khẩn cấp - 5% và trong các mạng có điện áp 12.,. 42V — 10%. Việc giảm điện áp nhiều hơn dẫn đến giảm đáng kể khả năng chiếu sáng nơi làm việc, làm giảm năng suất lao động và có thể dẫn đến tình trạng không đảm bảo đánh lửa đèn phóng điện khí. Theo quy định, điện áp cao nhất của đèn không được vượt quá 105% giá trị danh nghĩa của nó.

Không được phép tăng điện áp của các mạng cung cấp điện bên trong vượt quá những gì được cung cấp trong định mức, vì nó dẫn đến sự gia tăng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng điện, giảm tuổi thọ của nguồn cung cấp điện và ánh sáng điện. thiết bị, và đôi khi làm giảm chất lượng sản phẩm.

Cơm. 2. Tính toán tổn thất điện áp trong đường dây ba pha ba đường dây khi chọn tiết diện cáp và dây dẫn: a-với một phụ tải ở cuối đường dây, b-với nhiều phụ tải phân bố.

Kiểm tra mặt cắt ngang của dây của đường dây ba pha ba dây có một tải ở cuối (Hình 2, a), được đặc trưng bởi dòng điện định mức Azp và hệ số công suất cos phi đối với tổn thất điện áp tuyến tính tương đối, thực hiện như sau:

trong đó Unom là điện áp danh định của mạng, V, Ro và Xo lần lượt là điện trở hoạt động và điện cảm của một km đường dây, được chọn từ các bảng tham chiếu, Ohm / km, Pp là công suất hoạt động tính toán của tải ,kW; L là chiều dài của đường dây, km.

Đối với đường dây chính ba pha ba pha không phân nhánh có tiết diện không đổi mang các tải phân bố dọc theo nó có dòng điện định mức Azstr1, AzR2, ..., Azr và các hệ số công suất tương ứng cos phi1, cos phi2, ..., cos phi xa nguồn điện ở các khoảng cách L1, L2, …, Ln (Hình 2, b), tổn thất điện áp tuyến tính tương đối đến máy thu xa nhất:

trong đó công suất tác dụng PRi — tải thứ i được tính toán cách xa nguồn điện ở khoảng cách L.

Nếu tổn thất điện áp tương đối được tính toán dU sẽ cao hơn định mức cho phép, thì cần phải tăng phần đã chọn để đảm bảo giá trị chuẩn hóa của giá trị này.

Với các dây và cáp có tiết diện nhỏ, có thể bỏ qua điện trở cảm ứng Xo, điều này giúp đơn giản hóa rất nhiều các phép tính tương ứng. trong các mạng phân phối ba pha ba dây của chiếu sáng ngoài trời, có chiều dài khác nhau đáng kể, bạn phải chú ý đến việc bố trí chính xác các thiết bị chiếu sáng cách đều nhau, vì nếu không mất điện áp phân bố không đều trên các pha và có thể lên tới vài chục phần trăm so với điện áp danh định.

Sơ đồ bật các thiết bị chiếu sáng cách đều nhau để chiếu sáng ngoài trời: a — đúng, b — sai

Lựa chọn mặt cắt cáp cho mật độ dòng điện kinh tế

Việc lựa chọn mặt cắt ngang của dây và cáp, không tính đến các yếu tố kinh tế, có thể dẫn đến tổn thất năng lượng điện đáng kể trên đường dây và tăng đáng kể chi phí vận hành.Vì lý do này, tiết diện dây của các mạng điện có nguồn điện bên trong có chiều dài đáng kể, cũng như các mạng hoạt động với số giờ sử dụng lớn của tải tối đa -Tmax > 4000 h - ít nhất phải chịu trách nhiệm mật độ kinh tế hiện tại được khuyến nghị thiết lập tỷ lệ tối ưu giữa chi phí vốn và chi phí vận hành, được xác định như sau:

trong đó Azr - dòng điện danh định của đường dây, không tính đến sự gia tăng tải trong trường hợp hỏng hóc và sửa chữa, Jd - mật độ dòng điện kinh tế dựa trên việc hoàn trả chi phí vốn trong vòng 8 - 10 năm.

Tiết diện kinh tế dự kiến ​​được làm tròn theo tiêu chuẩn gần nhất và nếu lớn hơn 150 mm2, một tuyến cáp được thay thế bằng hai hoặc nhiều cáp có tổng tiết diện tương ứng với tiết diện kinh tế. Sử dụng cáp tải thay đổi thấp có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2 Không được khuyến nghị.

Mặt cắt ngang của cáp và dây điện có điện áp đến 1000 V với số giờ sử dụng tải tối đa Tmax < 4000 … 5000 h và tất cả các nhánh đến máy thu có cùng điện áp, mạng điện lắp đặt chiếu sáng, công trình tạm thời và các cấu trúc có tuổi thọ ngắn đến 3 - 5 năm không được chọn theo mật độ dòng chảy kinh tế.

Trong các mạng bốn pha ba pha, mặt cắt ngang của dây trung tính không được tính toán, nhưng ít nhất 50% mặt cắt được chọn cho các dây dẫn chính được lấy và trong các mạng cung cấp đèn phóng điện khí gây ra sự xuất hiện của sóng hài dòng điện cao hơn, giống như đối với dây chính.