ケーブルとワイヤの断面積の選択: 加熱、電流、電圧損失による

ワイヤとケーブルの断面積は、通常モードと緊急モード、および個々のライン間の電流の不均一な分布を考慮した許容加熱に基づいて決定されます。これは、加熱によりワイヤの物理的特性が変化し、抵抗が増加し、抵抗が増加するためです。熱伝導部品に電気エネルギーが無駄に消費され、絶縁体の寿命が短くなります。過度の熱は絶縁体や接点接続にとって危険であり、火災や爆発を引き起こす可能性があります。

ケーブルと電熱線の断面積の選択

許容加熱条件からの断面積の選択は、長期許容電流負荷 Id の関連表の使用に帰着します。この表では、導体は、早すぎる温度上昇を防ぐために実際に確立された最大許容温度まで加熱されます。絶縁体の摩耗を防ぎ、ワイヤの接続点での信頼性の高い接触を確保し、Id ≥ Ip、Ip - 定格負荷電流で発生するさまざまな緊急事態を排除します。

ケーブル断面を選択するときの断続的な断続的な負荷は、低減された連続電流に再計算されます。

ここで、Ipv は、PV アクティベーション期間における受信機のオフモード電流です。

ワイヤとケーブルの断面積を選択するときは、同じ加熱温度では、断面積が大きい導線の方が許容電流密度が小さくなる必要があることを考慮する必要があります。これは、導線の断面積が大きくなるためです。冷却面の成長の程度が大きい（米を参照。1）。このため、非鉄金属を節約するために、より大きな断面積を持つ 1 本のケーブルの代わりに、より小さな断面積を持つ 2 本以上のケーブルが選択されることがよくあります。

図 1. 含浸紙絶縁を使用し、電流で + 65 °C の温度まで加熱した、電圧 6 kV の屋外 3 芯ケーブルの銅導体の断面に対する許容電流密度の依存性のグラフ気温+25°C。

関連する表に従った許容加熱条件からのワイヤとケーブルの最終選択では、ラインの推定電流だけでなく、その敷設方法、ワイヤの材質、およびケーブルの材質も考慮する必要があります。周囲温度。

許容される長電流加熱の条件に従って選択された 1000 V を超える電圧のケーブル ラインは、短絡電流による加熱もチェックされます。電圧が10 kVまでの含浸紙絶縁ケーブルの銅およびアルミニウム導体の温度が200℃を超える場合、および電圧35〜220 kVのケーブルが125℃を超える場合、それらの断面積はそれに応じて増加します。

最大 1000 V の電圧を持つ内部電力ネットワークのワイヤとケーブルの断面積は、線形保護デバイス (ヒューズやサーキット ブレーカー) のスイッチング機能と調整されているため、不等式は Azd / Azc h で正当化されます。ここで、kz - は公称電流または保護装置の電流 Azs に対するワイヤの長期許容電流の倍数 (から PUE）。上記の不等式を満たさない場合は、選択したメイン セクションをそれに応じて増やす必要があります。

電圧損失を考慮したケーブルおよびワイヤの断面積の選択

加熱条件によって選択されたケーブルと導体の断面積と、相対的な線形電圧損失に関する保護装置のスイッチング機能との整合性をチェックする必要があります。

ここで、U は電気エネルギー源の電圧、Unom は受信機の接続点の電圧です。

公称電圧からのモーター端子電圧の許容偏差は ± 5% を超えてはならず、場合によっては + 10% に達する可能性があります。

照明ネットワークでは、内部作業用照明の最も遠いランプと外部照明のプロジェクター設置の電圧降下は、ランプの公称電圧の 2.5% を超えてはならず、外部照明および非常用照明用のランプでは 5% を超えてはなりません。電圧12.、。 42V — 10%。電圧が大幅に低下すると、職場の照度が大幅に低下し、労働生産性の低下を引き起こし、ガス放電ランプの点火が保証されない状況が生じる可能性があります。ランプの最高電圧は、原則として、公称値の 105% を超えてはなりません。

規格で規定されている電圧を超えて内部電源ネットワークの電圧を上昇させることは、電気エネルギーの消費量の大幅な増加、電源および電気照明の耐用年数の短縮につながるため、許可されません。設備の故障、場合によっては製品の品​​質の低下につながります。

米。 2. ケーブルとワイヤの断面を選択する場合の三相三方向線路の電圧損失の計算: a-線路の端に 1 つの負荷がある場合、b-複数の分散負荷がある場合。

端に負荷が 1 つある三相 3 線式の線路 (図 2、a) のワイヤの断面をチェックすると、定格電流 Azp と相対的な線形電圧損失の力率 cos phi によって特徴付けられ、次のように：

ここで、Unom はネットワークの公称電圧、V、Ro、Xo はそれぞれ参照表から選択された 1 キロメートルの送電線の有効抵抗と誘導抵抗、Ohm / km、Pp は計算された負荷の有効電力です。 、kW; L はラインの長さ、km です。

断面積が一定の非分岐主三相 3 線路の場合、それに沿って負荷が分散され、定格電流 Azstr1、AzR2、...、Azr および対応する力率 cos phi1、cos phi2、...、cos の場合電源から距離 L1、L2、…、Ln にある phi (図 2、b)、最も遠い受信機までの相対的な線形電圧損失:

ここで PRi 有効電力 — 電源から距離 L 離れた i 番目の負荷を計算します。

計算された相対電圧損失 dU が許容基準よりも高いことが判明した場合、この値の正規化された値を確保するために、選択したセクションを増やす必要があります。

ワイヤやケーブルの断面積が小さい場合、誘導抵抗 Xo は無視できるため、対応する計算が大幅に簡素化されます。屋外照明の三相 3 線配電ネットワークでは、長さが大幅に異なるため、等距離の照明器具が正しく含まれるように注意する必要があります。 電圧損失 電圧は各相に不均一に分布しており、公称電圧と比較して数十パーセントに達する場合があります。

屋外照明用に等距離の照明器具を点灯するためのスキーム: a — 正解、b — 不正解

経済的な電流密度を実現するケーブル断面積の選択

経済的要因を考慮せずにワイヤやケーブルの断面を選択すると、送電線での電気エネルギーの大幅な損失や運用コストの大幅な増加につながる可能性があります。このため、かなり長い内部電源を備えた電気ネットワークのワイヤの断面積、および最大負荷 (Tmax > 4000 時間) を長時間使用して動作するネットワークは、少なくとも次のような影響を与える必要があります。資本コストと運用コストの最適な比率を確立する推奨される経済的電流密度。次のように定義されます。

ここで、Azr — 故障や修理の場合の負荷の増加を考慮しない送電線の公称電流、Jd — 8 ～ 10 年以内の資本コストの返済に基づく経済的な電流密度。

予想される経済断面積は最も近い標準に四捨五入され、それが 150 mm2 を超えることが判明した場合、1 本のケーブル ラインが経済断面積に対応する総断面積を持つ 2 本以上のケーブルに置き換えられます。断面積が 50 mm2 未満の変化の少ない負荷ケーブルを使用することはお勧めしません。

最大負荷 Tmax <4000 ～ 5000 時間の使用時間数で最大 1000 V の電圧を持つケーブルおよびワイヤの断面、および同じ電圧の受信機へのすべての分岐、照明設備の電気ネットワーク、仮設構造物また、耐用年数が 3 ～ 5 年と短い構造物は、経済的な電流密度に従って選択されません。

三相 4 パスネットワークでは、中性線の断面積は計算されませんが、主導体用に選択された断面積の少なくとも 50% が使用されます。また、ガス放電ランプを供給するネットワークでは、主線と同様に、高調波電流が発生します。