Допустимые значения токовых нагрузок для проводов и кабелей

Токовые нагрузки на провода и кабели - важный фактор при проектировании и эксплуатации электрических сетей. Превышение допустимых значений грозит перегревом и повреждением изоляции. В статье рассмотрены основные аспекты выбора сечений проводников с учетом токовых нагрузок.

Факторы, влияющие на допустимые токовые нагрузки

При протекании электрического тока по проводнику выделяется тепло. Чем выше сила тока и больше сопротивление проводника, тем больше нагрев. Превышение допустимой температуры ведет к повреждению изоляции.

На величину допустимого тока влияют:

• Площадь поперечного сечения проводника - чем больше, тем меньше нагрев при одинаковом токе
• Материал проводника - медь имеет меньшее удельное сопротивление, чем алюминий
• Тип изоляции - более термостойкие диэлектрики позволяют пропускать больший ток
• Температура окружающей среды - повышение температуры снижает допустимый ток
• Способ прокладки - воздух, кабельный канал, грунт, открыто, в трубе и т.д.
• Наличие рядом других токонесущих проводников - взаимный нагрев снижает допустимый ток
• Длительность нагрузки и характер изменения тока - чем дольше и равномернее нагрузка, тем ниже допустимое значение

Требования к допустимым токовым нагрузкам установлены соответствующими нормативами, такими как ПУЭ, ГОСТы, стандарты предприятий.

Выбор сечения по допустимому току

Для определения необходимого сечения проводника:

1. Рассчитывают токовую нагрузку по мощности приемников и напряжению сети
2. По таблицам выбирают минимальное сечение, допустимое для данного тока с учетом способа прокладки
3. Применяют поправочные коэффициенты для условий прокладки
4. Выбирают ближайшее стандартное сечение проводника

Пример расчета:

Дано: нагрузка 20 кВт, напряжение 380В, кабельная прокладка в воздухе.

Решение:

1. Ток нагрузки: I = P / U = 20 000 / 380 = 53A

2. По таблице для кабеля в воздухе подходит сечение 16 мм2 (допустимый ток 55A)

3. Коэффициент 0,8, т.к. открытая прокладка

4. Выбираем ближайшее стандартное сечение 25 мм2

Для вторичных цепей контроля и управления допустимые длительные токи выше в 1,5-2 раза. Для цепей аварийного питания, как правило, выбирают сечение на ступень выше.

Выбор защитных аппаратов по току

Защитные аппараты предназначены для автоматического отключения электрической цепи при возникновении аварийных режимов:

• Перегрузка по току
• Короткое замыкание
• Замыкание на землю

Основные типы защитных аппаратов:

• Автоматические выключатели
• Предохранители
• Устройства защитного отключения
• Тепловые реле

Номинальный ток защитного аппарата должен быть выше длительного рабочего тока нагрузки и ниже допустимого тока для проводника с учетом коэффициента запаса (не менее 1,25).

Ток срабатывания аппарата при коротком замыкании выбирают по результатам расчета токов КЗ в сети.

Особенности выбора проводников для разных объектов

Жилые дома

В квартирных щитках чаще всего используют автоматы на 10А, 16А, 20А, 25А. Сечение кабелей от 2,5 мм2 до 10 мм2 в зависимости от расчетной нагрузки (бытовая техника, освещение, электроплиты).

Промышленные объекты

Большие токовые нагрузки, необходимость резервирования. Используют провода и кабели больших сечений, до 400-500 мм2. Комплекс защит, в т.ч. максимальная токовая защита.

Наружные сети

Воздушные линии (неизолированный провод) и кабельные линии (с изоляцией). Выбор сечения по длительно допустимому току и потере напряжения. Защита от грозовых перенапряжений.

Системы противопожарной защиты

Обеспечение надежности электроснабжения в аварийных ситуациях. Использование огнестойких кабелей. Системы резервного питания.

Электроснабжение строительных площадок

Частые переконфигурации сети, механические воздействия. Используют гибкие провода и кабели, защиту от токов КЗ и УЗО.