Ogólne zasady
Napięcie znamionowe kabla jest równe lub większe niż napięcie znamionowe sieci, w której się znajduje, a maksymalne napięcie robocze kabla nie może przekraczać 15% jego napięcia znamionowego. Oprócz stosowania kabli z rdzeniem miedzianym w miejscach wymagających ruchu lub silnych wibracji, zwykle stosuje się kable z rdzeniem aluminiowym. Kable układane w konstrukcjach kablowych powinny być kablami nieosłoniętymi lub gołymi kablami z tworzywa sztucznego w osłonie aluminiowej. Kable zakopane bezpośrednio wykorzystują kable zbrojone z powłoką lub kable z nieizolowanego tworzywa sztucznego pokrytego aluminium. Wytrzymałe kable w gumowej osłonie są stosowane w maszynach mobilnych. Gleby korozyjne generalnie nie wymagają bezpośredniego zakopania, w przeciwnym razie należy zastosować specjalne kable z warstwą antykorozyjną. W miejscach z mediami korozyjnymi należy zastosować odpowiednią osłonę kabla. Do układania kabli w pionie lub w miejscach o dużych różnicach wysokości należy stosować kable niekapiące. Kable w izolacji gumowej nie powinny być używane, gdy temperatura otoczenia przekracza 40°C.
Weryfikacja sekcji
(1) Wybierz kable zgodnie z napięciem: Wybierz zgodnie z pierwszą z wyżej wymienionych ogólnych zasad.
(2) Wybierz przekrój kabla zgodnie z ekonomiczną gęstością prądu: metoda obliczania jest taka sama jak w przypadku przekroju drutu.
(3) Sprawdź przekrój kabla Iux≥Izmax zgodnie z maksymalnym długoterminowym prądem obciążenia linii
Gdzie: dopuszczalny prąd obciążenia Iux kabla (A);
Izmax-długotrwały maksymalny prąd obciążenia (A) w kablu.
Tę metodę selekcji stosujemy najdłużej w naszej codziennej pracy. Zwykle najpierw znajdujemy prąd roboczy linii, a następnie zgodnie z maksymalnym prądem roboczym linii nie powinien on być większy niż dopuszczalna obciążalność prądowa kabla. Dopuszczalny długotrwały prąd pracy kabla przedstawiono w tabeli 1.
Często spotykamy się z taką sytuacją w rzeczywistej pracy. Ze względu na wzrost obciążenia wzrasta prąd obciążenia, oryginalny kabel ma niewystarczającą obciążalność prądową i przebiega z prądem. W celu zwiększenia pojemności, biorąc pod uwagę normalną pracę oryginalnego kabla, konieczne jest ponowne ułożenie kabla. Konstrukcja jest trudna i nieekonomiczna, często stosujemy podwójne lub nawet potrójne łączenie.
Przy wyborze kabli kombinowanych wiele osób uważa, że im mniejszy przekrój kabla, tym bardziej ekonomiczny i rozsądny, o ile spełnione są wymagania dotyczące obciążalności prądowej. Czy tak jest w rzeczywistości?
3 stycznia 2006 r. eksplodował główny kabel od transformatora nr 1 do rozdzielni. Dwa z oryginalnych czterordzeniowych kabli z aluminiowym rdzeniem 185 mm eksplodowały. Aby przywrócić zasilanie na czas, obszar roboczy zachował drugi dobry kabel i połączył oba kable. Do zasilania używany jest czterożyłowy kabel aluminiowy o średnicy 120 mm. Po 10 miesiącach eksploatacji główny kabel pękł ponownie 15 listopada 2006 r. Po oględzinach stwierdzono, że pęknięcie kabla 185 mm spowodowało wypadek.
Dlaczego zdarzył się ten wypadek? Z tabeli 1 wynika, że bezpieczna obciążalność trzech użytych kabli wynosi 668A, a maksymalny prąd obciążenia mierzony amperomierzem cęgowym to tylko 500A w strefie mieszkalnej. Zgodnie z zasadą Iux≥Izmax, operacja ta powinna być bezpieczna i niezawodna. Pomijamy jednak, że kabel ma rezystancję, ponieważ przy podłączeniu kabla wielorównoległego rezystancja styku na połączeniu jest inna, a rezystancja styku jest często porównywalna z rezystancją samego kabla. W rezultacie obecny rozkład kabla wielorównoległego będzie niespójny. Rozkład prądu w kablach symetrycznych, wielorównoległych jest związany z impedancją kabla.
Zgrubne obliczenia interfejsu przewodu miedzianego: S=IL/54.4U (powierzchnia przekroju przewodu S w milimetrach)
Zgrubne obliczenia interfejsu drutu aluminiowego: S=IL/34U
Obliczanie rezystancji
Standardową rezystancję kabla DC można obliczyć według następującego wzoru:
R20=ρ20(1+K1)(1+K2)/∏/4×dn×10
We wzorze: R20 – rezystancja standardowa prądu odgałęzienia kabla przy 20°C (Ω/km)
ρ20--Rezystywność drutu (przy 20 ℃) (Ω*mm/km)
d - Średnica każdego drutu rdzeniowego (mm)
n — liczba rdzeni;
Szybkość skrętu drutu rdzeniowego K1, około 0,02-0,03;
K2 szybkość skręcania kabli wielożyłowych, około 0,01-0,02.
Rzeczywista rezystancja prądu przemiennego na kilometr kabla w dowolnej temperaturze wynosi:
R1=R20(1+a1)(1+K3)
We wzorze: a1-współczynnik temperaturowy rezystancji przy t ℃;
Współczynnik K3 uwzględniający efekt naskórkowości i efekt zbliżeniowy, 0,01, gdy powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi 250 mm lub mniej; 0,23-0,26 przy 1000 mm.
Obliczanie pojemności
C=0.056Nεs/G
We wzorze: pojemność kabla C (uF/km)
przenikalność względna εs (standard to 3,5-3,7)
N — liczba serc kabla wielożyłowego;
G — współczynnik kształtu.
Obliczanie indukcyjności
W przypadku kabli podziemnych do dystrybucji energii, gdy przekrój przewodu jest okrągły, a utrata pancerza i ołowiu jest pominięta, metoda obliczania indukcyjności każdego kabla jest taka sama jak w przypadku drutu.
L=0,4605㏒Dj/r+0,05u
LN=0,4605㏒DN/rN
Gdzie: L – indukcyjność każdego przewodu fazowego (mH/km)
LN – indukcyjność przewodu neutralnego (mH/km);
DN — odległość geometryczna między linią fazową a linią neutralną (cm);
rN-promień linii neutralnej (cm);
DAN, DBN, DCN — odległość środkowa (cm) między linią neutralną każdej linii fazowej.
