Выбор стандартного сечения проводника

Раздел 13. Выбор сечений проводов и кабелей

Общие положения

Сечения проводов и жил кабелей выбирают в зависимости от ряда технических и экономических факторов. Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:

1. Нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчётным) током ( ):

а) Для кабельных линий (КЛ) сечение выбирают по таблицам ПУЭ, которые учитывают температуру жилы кабеля нагревающей изоляцию проводников.

б) Для воздушных линий (ВЛ) сечение выбирают по таблицам ПУЭ, которые учитывают допустимую температуру нагрева проводов, т.к. от неё зависит механическая прочность проводников.

Выбираемое сечение обычно должно быть больше расчётного. По таблицам берут сечение, допускающее ближайший больший или одинаковый ток по сравнению с расчётным.

2. Нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания:

а) КЛ. Выбор осуществляют по количеству тепла, выделяемого за определённое время и вызывающего нагрев жилы кабеля.

б) ВЛ. При прохождении тока КЗ выделяется большое количество теплоты, которое снижает механическую прочность проводов.

Сечение выбирают ближайшее меньшее по сравнению с расчётным значением.

3. Потери (падение) напряжения в линиях от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах имеют одинаковое значение, как для кабельных, так и для воздушных линий и различаются только разными значениями их индуктивного и ёмкостного сопротивлений.

4. Механическая прочность - устойчивость к механической нагрузке (собственная масса, гололед, ветер):

а) КЛ. Механическая прочность жил кабеля определяется механической нагрузкой на жилы и оболочку кабеля от полной собственной массы кабеля при его прокладке, протяжке и подвеске. Нагрузку учитывают при проектировании прокладки кабеля; она определяет минимально допустимое сечение жил кабеля и типа его исполнения (приводится в справочной литературе).

б) ВЛ. Сечение проводов воздушных линий по механической прочности выбирают в зависимости от собственной массы, а также от силы ветра и массы гололеда, возможных в данном географическом районе.

5. Коронирование - фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды. Коронный разряд происходит в резко неоднородном поле и начинается у электрода с малым радиусом кривизны (жилы кабеля или провода) при напряженности поля, равной критической. Увеличение радиуса кривизны приводит к снижению напряженности поля и предотвращению коронирования.

а) КЛ. Коронный разряд в изоляции кабелей приводит к разложению изоляции и в дальнейшем к пробою её. Поэтому сечение жил кабеля выбирают для случая полного отсутствия коронирования.

б) ВЛ. Коронный разряд приводит к увеличению потерь электроэнергии на коронирование. Поэтому выбор сечения проводов ВЛ производят по условию отсутствия коронирования при хорошей погоде.

6. Экономическая целесообразность. Сечение должно выбираться по годовым затратам в соответствии с расчётом. При выборе сечения принимают ближайшее меньшее стандартное по отношению к расчётному (нестандартному) сечению.

Выбор стандартного сечения проводника

При выборе стандартного сечения исходят из следующего:

1) При выборе сечения по термической стойкости выбирают ближайшее меньшее сечение, т.к. метод расчёта содержит повышенный процент ошибки, в сторону превышения сечений.

2) Выбор сечения по механической прочности для КЛ производят без расчётов, т.к. самое малое (начальное в таблице) сечение является механически стойким. Для ВЛ выбирают ближайшее большее стандартное сечение.

3) Выбор сечения по условиям короны производят без расчётов, для проводов ВЛ выбирают ближайшее большее сечение, для КЛ кабели выпускаются на каждое стандартное напряжение.

4) По потерям напряжения выбирают ближайшее большее сечение. В некоторых случаях, когда расчётное сечение близко к стандартному, можно принять и меньшее (например, полученное расчётное сечение равно 36,5 мм²; можно принять сечение 35 мм², на основании конкретных данных о достоверности электрических нагрузок, положенных в основу расчёта).

5) При выборе сечения по нагреву выбирают ближайшее большее сечение. Однако не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований.

6) После того как определено минимально допустимое сечение провода по техническим условиям , его сравнивают с экономически целесообразным сечением.

По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выбор сечения проводника производят по экономической плотности тока:

(4.1)

где - экономически целесообразное сечение проводника; - расчётный ток; - экономическая плотность тока.

В данной методике не учитывается экономическая оценка эффективности (см. рис. 1), определяемая выражением:

(4.2)

где - годовые затраты, тыс. руб.; - годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб.: суммарная стоимость потерь электроэнергии, амортизационных отчислений, стоимости ремонта и эксплуатации; - годовые капитальные затраты с учётом нормативного коэффициента.

Рис. 1. Функциональная зависимость годовых затрат от сечения проводников.