Тривало допустимий струм кабелю: навантаження, технологія

Коли на кабельні лінії подається напруга, для них встановлюються задані навантаження по струму. Вимога правил технічної експлуатації пов'язане з нагрівом ізоляції при тривалих навантаженнях. Якщо тривало допустимий струм кабелю перевищує граничне значення, відбудеться його перегрів і руйнування ізоляційного шару з подальшим ушкодженням. Тому навантаження підбирають так, щоб виключити небезпеку термічного руйнування ізолюючого шару.

Причина нагріву кабелю

Кількість виділяється при експлуатації кабелю тепла знаходиться за формулою: - Q = I 2 Rn Вт/см, де I - навантажувальний струм, А; n - кількість жил; R - опір, Ом. З наведеного виразу випливає, що чим вище споживаний струм на електроустановці, до якої підведений кабель, тим більше останній розігрівається. Причому потужність, що виділяється в жилах у вигляді тепла, знаходиться в квадратичній залежності від навантаження.

Розсіювання тепла від працюючого кабелю

Розігрів кабелю не буде постійно зростати у зв'язку з тим, що тепло повинно кудись йти. Причому його кількість залежить від різниці між температурою кабелю і навколишнього середовища. Зрештою наступить рівновага, і температура провідників стане постійною.

Як розрахувати допустиму силу струму по температурі нагріву жил

Коли тепловиділення від навантаження стає рівним кількості розсіюється кабелем тепла, режим роботи стає стабільним: - P = /S = (t ж - t ср )/(S), де - різниця між температурою жили і середовища, 0 С; t ж - t ср - температурний перепад, 0 С; S - термоопір кабелю. Тепло буде йти з кабелю тим більше, чим краще провідність середовища. Тривало допустимий струм кабелю розраховується так: I доп = ((t доп - t ср )/( RnS)), де t доп є допустимою температурою нагріву жил (залежить від типу кабелю).

Умови тепловіддачі

Найкраще тепловіддача відбувається, коли кабель знаходиться у воді. Якщо він прокладений у грунті, відвід тепла залежить від складу останнього і вмісту в ньому вологи. У розрахунках звичайно приймають питомий опір грунту r = 120 Ом•град/Вт, що відповідає піщано-глинистому ґрунті з вологістю 12-14 %. Для отримання точних свідчень важливо знати склад грунту, оскільки опір змінюється в широких межах і знаходиться по таблицях. Його можна зменшити зміною складу засипки траншеї з кабелем і шляхом ретельної трамбування. Пористі пісок і гравій мають теплопровідність нижча, ніж глини. Тому засипку кабелю виробляють глиною чи суглинком, що не містять шлак, будівельне сміття і каміння. Кабель, проведений по повітрю, має погану тепловіддачу. Ще гірше вона стає при прокладці в кабель-каналах, де з'являються додаткові повітряні прошарки, взаємний підігрів поруч розташованих кабелів і опір стінок. Для таких випадків вибирають навантаження по струму як можна менше. Для забезпечення сприятливих температурних умов роботи кабельної лінії слід знайти допустимі навантаження по струму для двох режимів: аварійного і тривалого. В характеристиках кабелів також наводиться величина допустимої температури при короткому замиканні, яка для паперової ізоляції становить 200 0 С, а для ПВХ - 120 0 С.
Тривало допустимий струм кабелю знаходиться в обернено пропорційній залежності від його температурного опору і теплоємності зовнішнього середовища. Необхідно брати до уваги, що з плином часу провідність ізоляції кабелю збільшується унаслідок висихання. Опір грунту становить 70 % від сумарної величини і є визначальною у розрахунках сумарної навантаження.

Таблиці для визначення допустимого струму

Есл розраховувати вручну, то досить складно визначити тривало допустимий струм кабелю. ПУЕ містять спеціальні таблиці, де приводяться його значення для різних умов експлуатації. Нижче наведені розрахункові дані гранично допустимих навантажень для різних перерізів мідного провідника при його температурі 90 0 З і навколишнього повітря 45 0 С. З допомогою кабелів, характеристики яких наведені в таблиці, передають і розподіляють електроенергію в мережах постійного і змінного напруги і в стаціонарних установках. Вони не витримують великих розтягуючих зусиль і прокладаються в ґрунті, на відкритому повітрі, в кабель-каналах. Тривало допустима температура жили дорівнює 70 0 С, а при короткому замиканні - не більш 160 0 За 4 сек. В аварійному режимі допустимий нагрів жил не перевищує 80 0 С.

Марка



Конструкція



ВВГ



Жили - провідник з міді перерізом до 50 мм 2 . Ізоляція - ПВХ. Зовнішня оболонка - ПВХ.



АВВГ



Жили - провідник з алюмінію перерізом до 50 мм 2 . Ізоляція - ПВХ. Зовнішня оболонка - ПВХ.



АВБбШв



Жили - провідник з алюмінію перерізом до 120 мм 2 . Ізоляція - ПВХ. Броня - сталеві бітумірованние стрічки.

Характеристики провідників варіюються в широких межах, залежно від маркування, кількості жил і інших параметрів. Тривало допустимий струм кабелю ВВГ залежить від перерізу, що визначається кількістю і типом жив. Наприклад, максимальна площа перерізу одножильного кабелю становить 240 мм 2 , а в пятижильном - 50 мм 2 . Тривало допустимий струм кабелю АВВГ також визначається перетином, яке буде дещо більше, ніж у провід ВВГ, оскільки він виконаний з алюмінію. Допустима температура експлуатації та аварійного режиму роботи у обох типів однакова.
Кабель Акввббшв має особливість - він може застосовуватися у вибухонебезпечних і пожапроопасных приміщеннях за рахунок наявності подвійної броні з сталевої стрічки. Він широко поширений в будівництві. Тривало допустимий струм кабелю АВБбШв, так само, як у попередніх виробів, залежить від температури, яка не повинна перевищувати 75 0 З, що декілька вище. Він визначається за таблицями і залежить від перерізу жил і способу прокладки.

Висновок

Щоб провідники припостоянной навантаженні не перегрівалися, необхідно підібрати тривало допустимий струм кабелю по таблицях і розрахувати відвід тепла в навколишнє середовище. Неправильний вибір кабелю призведе до його перегрівання і руйнування ізолюючого шару, що спричинить за собою передчасний вихід вироби з ладу.