Сечение провода определяется на основании нагрева, особенностей нормального/аварийного режима и неравномерности перераспределения токов по отдельным линиям. Это обусловлено тем, что нагрев способен изменить свойства проводника в физическом плане, что в свою очередь делает его сопротивление больше, а также существенно сокращает долговечность его изоляции. Правильно определить сечение по провода, так же важно, как определение правильных инструментов вебмастера, поскольку количество инструментов у вебмастера очень много, и не каждый вебмастер сразу определит те инструменты, которые нужны именно в данный момент.

Определение сечения проводника по показателям нагрева

Выбор сечения, в зависимости от условий нагрева, предполагает использование соответствующих таблиц, в которых указаны данные допустимости нагрузок тока, при которых жилы разогреваются до максимально допустимой температуры. Таким образом, предупреждается преждевременное разрушение изоляции, гарантируется хорошее качество контакта, а также исключается вероятность возникновения аварийной ситуации.
Показатель повторно-кратковременного режима, который подразумевает периодические нагрузки, в процессе выбора сечения, пересчитывается на величину приведенного длительного тока.

здесь Iпв является током повторного (или кратковременного) режима приемника с длительностью включения ПВ.

Очень часто, дабы сэкономить на цветных металлах, один провод с большим сечением заменяется на два или более проводника, у которых сечение несколько меньше.

Рис 1. График соотношения плотности тока и сечения 3-х жильного кабеля, рассчитанного на напряжение 6000 В, медные жилы которого разогреты под воздействием тока до +65°С при этом температура окружающего воздуха составляет +25°С.

При выборе сечения проводников на основании показателей допустимого нагрева, которые взяты из соответствующих таблиц, необходимо следить не только за током на линии, но и за способом монтажа, материалом из которого изготовлен проводник, а также температурой окружающей среды.

Линии кабеля, рассчитанные на напряжение более 1 кВ, выбранные с учетом нагрева под воздействием длительного тока, следует проверять еще и на нагрев при коротком замыкании. Если присутствует превышение температуры проводника с напряжением до 10 кВ (более 200 °С), а кабелей – 35-220 кВ (более 125 °С), то их сечение для обоих случаев необходимо сделать несколько большим.

Сечение жил в проводах, предназначенных для сетей с внутренним электроснабжением, напряжение в которых не превышает 1 кВ согласуется с коммутационными характеристиками защитных устройств линии таким образом, чтобы было оправдано равенство Iд / Iз*Кз. Здесь Кз является допустимым длительным показанием тока жилы по отношению к показаниям тока срабатывания защиты Iз или по отношению к номинальному значению тока. В том случае если имеет место несоблюдение приведенного соотношения, то сечение проводников следует сделать больше.

Выбор сечения проводников на основании потери напряжения

Сечение проводников, определенное из условий нагрева, а также согласованное с возможностями устройств коммутационной защиты в обязательном порядке следует проверять и на линейные потери по напряжению.

где U является напряжением действующей электроэнергии, Uном является напряжением в участке, где присоединяется приемник.

Допустимая величина отклонения напряжения у зажимов двигателей, от номинальной должна быть не более ±5 %. Иногда допустимы показания в +10 %.

Во внутренних осветительных сетях, или же во внешних прожекторных установках, уменьшение напряжения в наиболее удаленных элементах не должно быть более 2,5 % (внутреннее освещение ) и 5% (наружное и аварийное освещение). Большее уменьшение напряжения является основной причиной снижения освещенности на рабочих местах, что в свою очередь уменьшает общую производительность труда.

Увеличение напряжения во внутреннем электроснабжении более установленной нормы просто не допустимо, поскольку оно может привести к перерасходу электроэнергии, а также уменьшению срока службы оборудования.

Рис. 2. Определение напряжения на 3-х фазной линии: а – на конец линии воздействует одна нагрузка, б – несколько нагрузок.

Проверка сечения у проводников 3-х фазной линии с единой нагрузкой (рисунок 2, а), которая характеризуется расчетным током, обозначаемым Ip, и значением мощности, обозначаемым cos фи по отношению к линейным потерям по напряжению производится следующим образом:

где Uном действующее номинальное напряжение, В, Ro и Хо является активным, а также индуктивное сопротивление 1 км линии (выбирается из соответствующих таблиц), Ом / км, Pр является активной мощностью нагрузки в кВт, L — продолжительность линии в км.

В случае с неразветвленной 3-х фазной линией с постоянным сечением, которая несет распределенную по ней нагрузку с токоми Ip, а также соответствующими значениями мощности cos фи, и которая от источника энергии отдалена на расстояние, обозначаемое L (рис. 2, б), Линейные потери относительно напряжения до самых удаленных из приемников составит:

здесь Pрi является активной мощностью также является расчетной i-й нагрузки, которая удалена от источников энергии на определенное расстояние с обозначением L.

В случае, если потеря dU будет больше нормы, то придется сечение повысить для того, чтобы обеспечивалось значение в норме.

В случае с малыми сечениями индуктивным сопротивлением, как правило, пренебрегают, для упрощения выполнения всех вычислений. Обратим внимание, что в 3-х фазных распределительных сетях внешнего освещения, которые отличаются существенной протяженностью необходимо обеспечить верное подключение равноудаленных осветительных элементов. Иначе потери по напряжению будут неравномерным образом перераспределяться по фазам.

Схемы подключения равноудаленных осветительных элементов внешнего освещения: а – верная, б – неверная.

Определение сечения относительно экономической плотности тока

Проводниковое сечение, выбранное без учета экономического критерия, является причиной возникновения достаточно больших потерь электроэнергии, кроме этого возрастают эксплуатационные затраты. Именно поэтому, сечения проводников, которые работают долго (максимум 4000 часов), должны быть не меньше той экономической плотности, которая устанавливает наилучшее соотношение расходов как капитальных, так и эксплуатационных. Определяется этот показатель по формуле:

Sэ = Iр / Jэ

где Iр является током линии, в котором не учитывается увеличение нагрузки в случае ремонта, Jэ является плотностью экономического плана на основании расчета окупаемости на протяжении 8-10 лет.

С точки зрения экономики сечение проводника округляется до наиболее близкого значения. В случае, если данный показатель составляет более 150 мм2, то одна линия заменяется несколькими, в общей сложности их сечение должно соответствовать экономическому.

Провода, пропускающие напряжение до 1 кВ с небольшим сроком службы относительно экономической плотности не выбираются.

В 3х фазных и 4х проходных сетях для нейтрального проводника сечение не рассчитывается, а принимается не меньше половины от того сечения, которое выбрано для основных проводов. При этом, в сетях, в которых присутствуют лампы газоразрядного типа, сечение нейтрального проводника выбирается таким же, как соответствующие показатели в основных проводах для внутреннего электроснабжения (при значительной протяженности) и сетей.