Выбор правильного сечения кабеля - очень важный этап при проектировании электрических сетей. От этого зависит безопасность и надежность всей системы электроснабжения. Для определения нужного сечения используют специальные таблицы.
Как пользоваться таблицей сечения кабеля по мощности
Чтобы воспользоваться таблицей, нужно знать:
- Мощность нагрузки в кВт
- Длину кабельной линии в метрах
- Материал жил кабеля (медь или алюминий)
Исходя из этих данных, в таблице находят нужное сечение. Например, для медного кабеля длиной 25 метров и нагрузкой 5 кВт подойдет сечение 2,5 мм2.
Учет падения напряжения
При подборе сечения по таблице важно учитывать допустимое падение напряжения. Для осветительных сетей оно составляет не более 5%, для силовых - не более 10%. Если по таблице получается большее падение, нужно выбрать большее сечение.
Выбор между медным и алюминиевым кабелем
Медные жилы обеспечивают меньшее падение напряжения, поэтому допускают использование меньших сечений. Но медь дороже алюминия. Поэтому при больших длинах часто используют алюминиевые кабели, но берут сечение побольше.
Особенности многожильных кабелей
В многожильных кабелях нагрев отдельных жил меньше, чем в одножильных. Поэтому допускается использовать чуть меньшие сечения. Но надо учитывать, что с увеличением числа жил растет индуктивное сопротивление. Это вносит дополнительное падение напряжения.
Выбор сечения для распределительных щитов
Для линий от распределительных щитов до конечных приемников электроэнергии часто применяют стандартные сечения: 1,5 мм2, 2,5 мм2, 4 мм2. Это упрощает монтаж и эксплуатацию. Но расчет все равно нужно делать по таблице.
Подводя итог, отметим, что таблица сечения кабеля дает лишь первое приближение. Окончательный выбор делают с учетом особенностей конкретного объекта и условий прокладки кабеля.
Рассмотрим более подробно, как учитывать падение напряжения при выборе сечения кабеля.
Допустимое падение напряжения для разных типов сетей
Для сетей освещения максимально допустимое падение напряжения - 5% от номинала. Например, при напряжении 220 В это будет 11 В.
Для силовых сетей допускается падение до 10%, то есть 22 В при 220 В. А в некоторых случаях по согласованию с энергоснабжающей организацией можно принять 15% (33 В).
Увеличение сечения при превышении допустимого падения
Если по таблице получается превышение допустимого падения, придется выбрать большее сечение. Например, для линии длиной 40 м и мощностью 10 кВт требуется увеличить сечение с 2,5 до 4 мм2.
При этом надо посчитать падение для нового варианта и убедиться, что оно в норме.
Влияние cos φ на выбор сечения
Чем меньше коэффициент мощности нагрузки cos φ, тем больший ток она потребляет при одинаковой активной мощности. А больший ток вызывает бо́льшее падение напряжения.
Поэтому для нагрузок с низким cos φ потребуется завышать сечение по сравнению с табличными значениями.
Коррекция сечения с учетом способа прокладки
Если кабель идет в воздухе, сечение можно оставить таким, как в таблице. Но при прокладке в трубах, лотках, плитах сечение придется увеличить из-за худшего охлаждения.
То же относится к многожильным кабелям - из-за взаимного нагрева жил может потребоваться завышение сечения.
Коэффициенты одновременности нагрузок
Если на линии работает несколько приемников электроэнергии, их мощности можно суммировать с коэффициентом одновременности. Это позволит уменьшить сечение.
Например, для группы из 4 ламп по 100 Вт коэффициент равен 0,8. То есть вместо 400 Вт можно принять 0,8*400 = 320 Вт.
Выбор сечения кабеля с учетом токов короткого замыкания
Помимо длительных токов нагрузки, на сечение кабеля влияют возможные токи короткого замыкания. Их величина зависит от мощности источника питания и сопротивления линии.
Чтобы кабель не перегорел при коротком замыкании, сечение выбирают с запасом. Для этого пользуются специальными таблицами предельных токов короткого замыкания, приведенными в ПУЭ.
На основании этих таблиц рассчитывают ток короткого замыкания и подбирают сечение, на которое этот ток не превышает допустимого значения.
Такой расчет нужен для магистральных линий низкого напряжения, отходящих от GR и распределительных пунктов. Для ответвлений к конечным приемникам обычно ограничиваются стандартными сечениями.
Но при больших мощностях или ответственных потребителях расчет по токам короткого замыкания также необходим.
Особенности выбора сечения для цепей управления и автоматики
Для цепей управления, автоматики, измерений, сигнализации обычно используют многожильные кабели с медными жилами. Часто применяются стандартные сечения 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5 мм2.
При этом реальные токи в таких цепях значительно ниже допустимых для этих сечений. Но завышенное сечение обеспечивает лучшую помехозащищенность и запас на будущее.
Особенности выбора сечения проводов внутри шкафов и щитов
Для внутренних соединений в распределительных устройствах также часто используют стандартные сечения, например 2,5 мм2 и 4 мм2.
При коротких расстояниях падение напряжения несущественно. Поэтому выбор сечения определяется удобством монтажа и обеспечением механической прочности.
Особенности выбора сечения для шинопроводов
В отличие от кабелей, шины имеют лучшее охлаждение за счет большей поверхности. Поэтому допустимые токовые нагрузки у них выше.
Кроме того, используются системы из нескольких параллельных шин. Это тоже повышает допустимый ток.
Выбор сечения проводников при высокой температуре
В условиях высоких температур окружающей среды (свыше +40°С) применяют кабели и провода с теплостойкой изоляцией.
Но из-за худшего охлаждения все равно требуется увеличение сечения по сравнению с расчетным.
Особенности выбора сечения для нестационарных электроустановок
Для временных или передвижных электроустановок часто используют гибкие кабели с медными жилами. Сечения подбирают с запасом - 4 мм2, 6 мм2, 10 мм2.
Это компенсирует частые перегибы кабелей и механические воздействия в нестационарных условиях.
Выбор сечения проводников с учетом экономических факторов
Помимо технических параметров, на выбор сечения влияют экономические соображения. Увеличение сечения приводит к удорожанию материалов и монтажа.
Поэтому иногда целесообразно принимать несколько большее падение напряжения, но сэкономить на стоимости кабеля и работ.
Оптимальное сечение с точки зрения минимума приведенных затрат
Для определения наиболее выгодного варианта рассчитывают приведенные затраты как сумму капитальных вложений в кабель и потерь электроэнергии за весь срок службы.
Сечение, при котором получается минимум приведенных затрат, и будет оптимальным решением с экономической точки зрения.
Компромисс между экономикой и надежностью
Слишком малые сечения могут повысить аварийность из-за перегрева кабелей и большего падения напряжения.
Поэтому нужен разумный компромисс между экономической эффективностью и обеспечением надежности электроснабжения потребителей.
Экономическая плотность тока как комплексный показатель
Для учета как экономики, так и надежности используется показатель экономической плотности тока. Он позволяет определить оптимальное сечение.
Экономическая плотность зависит от стоимости электроэнергии, материалов, тарифов и других факторов.
Выбор сечения по длительно допустимому току
Допустимый длительный ток также учитывает как экономические, так и технические факторы.
Поэтому выбор сечения по длительно допустимому току обеспечивает оптимальный вариант с технико-экономической точки зрения.
Особенности выбора сечения кабеля для электрических двигателей
Для питания электродвигателей нужно выбирать сечение исходя из их номинального тока. Также важно учесть кратность пускового тока, которая может превышать номинальный ток в 4-7 раз.
Кроме того, следует предусмотреть возможное увеличение мощности двигателя в будущем - при замене на более мощный.
Особенности выбора сечения для электрического отопления
Для систем электроотопления следует выбирать сечение исходя из полной установленной мощности. Нужно также учесть одновременность включения всех нагревательных элементов.
Желательно предусмотреть резерв на случай последующего наращивания мощности системы отопления путем установки дополнительных нагревателей.
Выбор сечения кабеля для питания щитов и шкафов
Для линий, питающих распределительные щиты и шкафы, за расчетную мощность принимают их полную установленную мощность с учетом перспективы развития.
Допускается определенный запас - до 20% от номинального тока аппаратуры ввода и защиты.
Особенности выбора сечения для компенсации реактивной мощности
Для питания устройств компенсации реактивной мощности (конденсаторов, синхронных компенсаторов) сечение выбирают по их номинальному току.
При этом должен быть запас не менее 20% от номинального тока, так как в процессе эксплуатации мощность компенсации может увеличиваться.
Выбор сечения кабеля для силовых трансформаторов
Для выбора сечения линии к трансформатору в расчет принимают ток холостого хода. Для масляных трансформаторов он обычно составляет 2-5% от номинального тока.
Необходимо также учесть наличие пускового тока, если трансформатор подключен на холостом ходу, без нагрузки. Пусковой ток может в 6-10 раз превышать номинальный.
