2.5.5. Выбор сечений проводов, кабелей и шинопроводов силовой сети цеха по условию нагрева

А. Выбор сечений проводов и жил кабелей

Основным методом выбора сечений проводников, проложенных внутри помещений, а также в земле (воде), является выбор по условию нагрева. Перед выбором сечений сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды и способа прокладки сети. Рекомендации по выбору марок кабелей приведены в табл. 21.17, 21.19 [25], табл. 2-39, 2-41 [24] и табл. 20.7, 20.24 [35], марок изолированных проводов – табл. 2-36 [24] и табл.20.38 [35]. В соответствии с п. 2.1.49 [19] для стационарных электропроводок должны применяться преимущественно провода и кабели с алюминиевыми жилами.

Выбор сечений проводников (проводов, кабелей и т. п.) по условию нагрева токами нагрузки выполняется следующим образом. Для выбора сечений по условию нагрева в таблицах допустимых длительных токов для проводов, шнуров и кабелей, приведённых в [19] и другой литературе [13], [15], [32], сравниваются расчётный ток линии I_р и допустимые длительные I_доп токи для проводника принятой марки и условий его прокладки. При этом выбирается такое стандартное сечение, чтобы выполнялось условие I_доп ≥ I_р.

Значения допустимых длительных токов для стандартных сечений проводов и кабелей в таблицах [19] составлены для нормальных условий их прокладки (температура воздуха в помещении +25 ºС, земли +15 ºС и при условии, что в земле в траншее уложен только один кабель, в одной трубе или коробе не более четырёх одновременно нагруженных проводов).

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырёхпроводной системы трёхфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчёт не принимаются.

Если условия прокладки проводника отличаются от нормальных, то его сечение определяется с учётом поправки на условия прокладки. При этом выбирается такое стандартное сечение, чтобы выполнялось условие

I_доп ≥ I_р / К_попр,

где К_попр – поправочный коэффициент на условия прокладки проводников.

Тогда – допустимый длительный ток на выбранное сечение проводника с учётом условий его прокладки.

Поправочный коэффициент определяется по таблицам в [19] или справочной литературе как произведение

К_попр = К_п1^. К_п2,

где К_п1 – поправочный температурный коэффициент, который определяется табл. 1.3.3 [19]. При температуре воздуха в помещении +25 ºС К_п1 = 1;

К_п2 – поправочный коэффициент (снижающий коэффициент на допустимый ток), зависящий от количества параллельно прокладываемых в одной траншее кабелей и от расстояний между ними; от количества одновременно нагруженных проводов (при их числе более четырёх), проложенных в трубах, коробах и лотках пучками; от количества кабелей, прокладываемых в коробах. При одном проложенном кабеле в земле или в воздухе К_п2 = 1; для кабелей открыто проложенных в помещении К_п2 = 1.

Согласно [19] для проводов, проложенных в лотках при однорядной прокладке (не в пучках), поправочный коэффициент К_п2 не вводится. Для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками вводится поправочный коэффициент К_п2 в зависимости от количества проложенных рядом проводов и кабелей [19, п. 1.3.10, 1.3.11].

Токи нагрузки ЭП ПКР работы нагревают проводники в меньшей степени, чем токи длительного режима, поэтому их следует пересчитывать согласно [19] на условный приведённый ток длительного режима. Выбор проводников по нагреву выполняется в таких случаях по условию

I_доп ≥ I_{ном.ПКР} /0,875,

где I_{ном.ПКР} – номинальный паспортный ток ЭП ПКР, А;

ПВ – продолжительность включения, отн. ед.;

0,875 – коэффициент запаса.

По указанному выше условию пересчитывают сечение проводников только при ПВ ≤ 0,4 и сечениях медных проводов более 6 мм², алюминиевых – более 10 мм².

Выбранное по нагреву сечение провода или жил кабеля, затем проверяют по соответствию току выбранного аппарата защиты и по потере напряжения. Окончательные результаты выбора сечений проводов и кабелей сводятся в табл. 2.7. Выбранные марки и сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий и длины линий указываются на принципиальной схеме распределительной сети и на схеме электроснабжения цеха. Длины линий определяют по плану электрической сети цеха с учётом способа прокладки и запасом 8%.

Примечание. Для облегчения условий прокладки в ряде случаев вместо одного кабеля большого сечения выбирают два (или больше) кабеля меньшего сечения.

Б. Выбор комплектных шинопроводов

Комплектные шинопроводы предназначены для помещений с нормальными условиями среды. Они поставляются в виде отдельных сборных секций, которые представляют собой три или четыре шины, заключённые в металлическую оболочку и скреплённые самой оболочкой или изоляторами – клещами. Применение комплектных шинопроводов значительно облегчает монтаж цеховой сети.

Комплектные шинопроводы типа ШМА для главных магистралей выбирают по напряжению и максимальному току силового трансформатора, к которому подключена магистраль. Условия выбора:

где U_{ном.ШМА} – номинальное напряжение магистрального шинопровода, В;

U_ном.с – номинальное напряжение питающей магистрали силовой сети

(0,4 кВ);

I_{ном.ШМА} – номинальный ток магистрального шинопровода;

I_max.т – максимальный ток силового трансформатора.

Потери напряжения в магистральном шинопроводе определяют по формуле, %

где – сумма моментов токовых нагрузок шинопровода, А^.км;

r_0, x₀ – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления шинопровода, Ом/км;

U_ном – номинальное напряжение главной магистрали (0,4 кВ).

Распределительные шинопроводы типа ШРА выбирают по напряжению и расчётному току I_р исходя из условий:

где U_{ном.ШРА} – номинальное напряжение распределительного шинопровода;

U_ном.с – номинальное напряжение распределительной сети (0,38 кВ);

I_{ном.ШРА} – номинальный ток распределительного шинопровода.

Потерю напряжения в распределительном шинопроводе с равномерной нагрузкой и расположением вводной секции в средине шинопровода определяют по формуле, %

где I_р – расчётный ток шинопровода ШРА, А;

l – длина шинопровода ШРА, км;

r_0, x₀ – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления шинопровода ШРА, Ом/км;

U_ном.с – номинальное напряжение сети (0,38 кВ).

При расположении вводной коробки в начале шинопровода потерю напряжения определяют с учётом всей длины шинопровода.

Для питания подъёмно-транспортных механизмов (мостовых кранов, кран-балок, тельферов и др.) в цеховых сетях в основном применяют открытые троллейные линии жёсткой конструкции. Троллейные шинопроводы типа ШТА применяются в цехах с нормальной средой, когда применение открытых троллей недопустимо по условиям стеснённости или повышенной опасности поражения электрическим током [24].

Комплектные троллейные шинопроводы типа ШТА выбирают по напряжению и расчётному току нагрузки I_р, проверяют по потере напряжения в момент пика нагрузки. Условия выбора:

где I_{ном.ШТА} – номинальный ток троллейного шинопровода типа ШТА.

В курсовом проекте проверка троллейных шинопроводов по потере напряжения в момент пика нагрузки не выполняется.

Все комплектные шинопроводы проверяются на электродинамическую стойкость по условию

i_дин ≥ i_у,

где i_дин – ток электродинамической стойкости выбранного типа шинопровода, кА; берётся из учебной или справочной литературы;

i_у – расчётный ударный ток трёхфазного КЗ в начале шинопровода, кА..

Технические данные шинопроводов приведены в [10], [14], [25], [34],[36].