Расчет кабелей по нагреву

Исходной величиной в этом случае является расчетный ток потребителя, по которому в таблице нагрузок (кабелей) выбирается сечение кабеля, равное или ближайшее большее для расчетного тока.

Таблица нагрузок для выбора кабелей по нагреву составляется для стандартных условий монтажа и эксплуатации:

- при температуре окружающей среды 40 °С;

- для определенной предельной температуры нагрева кабеля;

- для сетей постоянного тока и переменного тока частотой 50 Гц;

- при условии одиночной открытой прокладки кабелей;

- для длительных и стандартных кратковременных (15, 30 и 60 мин) и повторно-кратковременных (ПВ=25 и 40%) режимов работы.

В случае отклонения условий монтажа и эксплуатации от стандартных для выбора кабеля определяют фиктивный ток кабеля, который в заданных условиях монтажа и эксплуатации вызывает нагрев, соответствующий заданному сроку службы кабеля по условиям старения:

, (7.4)

где α – коэффициент пучковой прокладки;

β – коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля в сутки;

А – коэффициент перегрузки по току при нестандартном кратковременном (повторно-кратковременном) режиме работы;

k_tc – коэффициент температуры среды;

k_п – коэффициент прокладки;

k_tж – коэффициент температуры жилы;

k_f – коэффициент частоты;

I_нр – номинальный расчетный ток.

Коэффициент пучковой прокладки α выбирается с учетом марки кабеля и количества кабелей в пучке (таблица 7.1).

Таблица 7.1

1 группа – кабели в свинцовой оболочке, панцерные и экранированные кабели;

2 группа – кабели и провода в резиновой, наиритовой и шланговой оболочке.

Коэффициент β, учитывающий число часов работы кабеля в сутки, выбирается для потребителей, работающих регулярно, но не постоянно в течение суток (например, электрический камбуз), из выражения

.

Если произведение αβ<1, его следует принять равным единице.

Если общая длительность нагрузки кабеля в группе не превышает 6 ч в сутки, то можно также считать αβ=1.

Коэффициент А при нестандартном кратковременном режиме работы принимается с учетом отношения t_k/T_k (таблица 7.2), где t_k – продолжительность периода включения; T_k – постоянная времени нагрева кабеля (таблица 7.3).

Таблица 7.2

При нестандартных повторно-кратковременных режимах коэффициент определяется из выражения

,

где t_p – время работы участка под номинальной нагрузкой;

t_п –время паузы.

Таблица 7.3

В случае стандартных кратковременных и повторно-кратковременных режимов коэффициент А принимается равным единице.

При этом для выбора кабеля используется таблица нагрузок, составленная для указанных режимов.

Коэффициент температуры среды k_tc в случае отклонения температуры в месте прокладки кабеля от стандартной находится из условия:

- для кабеля с изоляцией из теплостойкой резины

;

- для кабеля с изоляцией из бутилрезины

,

где θ_с – температура окружающей среды, °С.

Коэффициент прокладки k_п учитывается при прокладке кабелей:

- в кожухах k_п=0,85;

- в трубах k_п=0,80.

Коэффициент температуры жилы k_tж, называемый коэффициентом эквивалентного износа, учитывают различное время эксплуатации кабельных трасс до капитального ремонта. Для кабелей, работающих непостоянно, с точки зрения одинакового старения к моменту капитального ремонта в сравнении с кабелями, находящимися все время под нагрузкой, допускается перегрев с учетом времени работы участка до капитального ремонта (для кабелей с изоляцией из теплостойкой резины) согласно таблице 7.4.

Таблица 7.4

В соответствии с этим перегревом и выбирается k_tж.

Продолжительность работы до капитального ремонта выбирается с учетом назначения участков и потребителей.

Коэффициент частоты k_f учитывается для участков сетей переменного тока при частотах более 50 Гц. При этом его величина зависит от частоты и от ориентировочного сечения жилы кабеля. Например, для частоты 400 Гц значение k_f может быть определено из таблицы 7.5.

Таблица 7.5

Предварительно сечение кабеля выбирается в этом случае (как и при определении коэффициента А) без учета коэффициента k_f (или А), а затем определяется окончательно.

Следует иметь в виду, что для обеспечения минимальных масс и габаритов кабельных трасс, упрощения монтажных работ и необходимости более полной компенсации магнитных полей рекомендуется выбирать: в сетях постоянного тока – двужильные кабели только при сечениях до 120 мм², при больших сечениях – одножильные, сечением не более 400 мм² (то есть кабель 2(1х400), в сетях переменного тока – трехжильные кабели, сечением не выше 240 мм².

При пучковой прокладке рациональным с точки зрения массогабаритных показателей для сетей трехфазного переменного тока является трехжильный кабель с сечением жилы 70 мм².

По условиям механической прочности запрещается применение кабеля с сечением жилы менее 1,5 мм².

Сечение кабеля в таблице нагрузок выбирается по допустимому току, равному или ближайшему большему к фиктивному, полученному по выражению (7.4). Разрешается выбирать сечение и по меньшему току, но не более чем на 5% ниже тока фиктивного.

Если допустимый ток для принятого сечения меньше фиктивного, следует взять несколько параллельно включенных кабелей. Их число в этом случае определяется по формуле

,

где - допустимый ток для принятого сечения, выбирается из таблиц нагрузок (таблица 7.1).