Seleção da seção transversal do cabo e do fio: por aquecimento, por corrente, por perda de tensão

A seção transversal de fios e cabos é determinada com base no aquecimento admissível, levando em consideração os modos normal e de emergência, bem como a distribuição desigual de correntes entre linhas individuais, pois o aquecimento altera as propriedades físicas do fio, aumenta sua resistência, aumenta o consumo inútil de energia elétrica para aquecer partes condutoras e encurtar a vida útil do isolamento. O calor excessivo é perigoso para o isolamento e conexões de contato e pode levar a incêndio e explosão.

Seleção de cabo e seção transversal de fio de aquecimento

A seleção da seção transversal das condições de aquecimento permitido é reduzida ao uso das tabelas relevantes de cargas de corrente permitidas de longo prazo Id, nas quais os condutores são aquecidos até a temperatura máxima permitida estabelecida pela prática para evitar desgaste do isolamento, para garantir um contato confiável nos pontos de conexão do fio e para eliminar várias situações de emergência que ocorrem em Id ≥ Ip, Ip — corrente de carga nominal.

Cargas intermitentes intermitentes ao selecionar uma seção transversal do cabo são recalculadas para uma corrente contínua reduzida

onde Ipv é a corrente de modo desligado do receptor com a duração da ativação de PV.

Ao escolher a seção transversal de fios e cabos, deve-se levar em consideração que, na mesma temperatura de aquecimento, a densidade de corrente permitida de fios condutores com seção transversal maior deve ser menor, pois sua seção transversal aumenta para mais - grande o grau de crescimento da superfície de resfriamento (ver arroz. 1). Por esse motivo, para economizar metais não ferrosos, em vez de um cabo com seção transversal maior, geralmente são escolhidos dois ou mais cabos com seção transversal menor.

Figura 1. Gráfico da dependência da densidade de corrente permitida na seção transversal dos condutores de cobre em um cabo externo de três núcleos para uma tensão de 6 kV com isolamento de papel impregnado, aquecido pela corrente a uma temperatura de + 65 ° C a uma temperatura do ar de +25 «C.

Na seleção final de fios e cabos da condição de aquecimento admissível de acordo com as tabelas relevantes, é necessário levar em consideração não apenas a corrente estimada da linha, mas também o método de colocação, o material dos fios e a temperatura ambiente.

As linhas de cabo para tensões acima de 1000 V, selecionadas de acordo com as condições de aquecimento de corrente longa permitida, também são verificadas quanto ao aquecimento por correntes de curto-circuito. Caso a temperatura dos condutores de cobre e alumínio de cabos com isolamento de papel impregnado com tensão de até 10 kV exceda 200 ° C e cabos para tensão de 35-220 kV acima de 125 ° C, sua seção transversal aumenta de acordo.

A seção transversal de fios e cabos de redes internas de energia com tensão de até 1000 V é coordenada com as capacidades de comutação de dispositivos de proteção lineares - fusíveis e disjuntores - então a desigualdade é justificada Azd / Azc h, onde kz - o múltiplo da corrente de longo prazo permitida do fio para a corrente nominal ou a corrente do dispositivo de proteção Azs (de PUE). A falha em satisfazer a desigualdade acima força a seção principal selecionada a ser aumentada de acordo.

Seleção da seção transversal de cabos e fios para perda de tensão

A seção transversal dos cabos e condutores selecionados pelas condições de aquecimento e consistente com as capacidades de comutação dos dispositivos de proteção relativa à perda de tensão linear deve ser verificada.

onde U é a tensão da fonte de energia elétrica, Unom é a tensão no ponto de conexão do receptor.

O desvio permitido da tensão do terminal do motor em relação à tensão nominal não deve exceder ± 5% e, em alguns casos, pode chegar a + 10%.

Nas redes de iluminação, a queda de tensão para as lâmpadas mais distantes de iluminação interna de trabalho e instalações de projetores de iluminação externa não deve ultrapassar 2,5% da tensão nominal das lâmpadas, para lâmpadas de iluminação externa e de emergência — 5%, e em redes com tensão 12.,. 42 V — 10%. Uma maior redução da tensão leva a uma diminuição significativa da iluminação dos locais de trabalho, provoca uma diminuição da produtividade do trabalho e pode levar a condições em que a ignição das lâmpadas de descarga de gás não é garantida. A maior tensão das lâmpadas, via de regra, não deve ultrapassar 105% de seu valor nominal.

Não é admissível o aumento da tensão das redes internas de alimentação elétrica além do previsto nas normas, pois acarreta aumento significativo no consumo de energia elétrica, diminuição da vida útil do fornecimento de energia e acendimento dos aparelhos elétricos equipamentos e, por vezes, a uma diminuição da qualidade dos produtos.

Arroz. 2. Cálculo da perda de tensão em uma linha trifásica de três vias ao escolher a seção transversal de cabos e fios: a-com uma carga no final da linha, b-com várias cargas distribuídas.

Verificando a seção transversal dos fios de uma linha trifásica de três fios com uma carga em sua extremidade (Fig. 2, a), caracterizada pela corrente nominal Azp e fator de potência cos phi para a perda de tensão linear relativa, execute do seguinte modo:

onde Unom é a tensão nominal da rede, V, Ro e Xo são as resistências ativa e indutiva, respectivamente, de um quilômetro da linha, selecionadas nas tabelas de referência, Ohm/km, Pp é a potência ativa calculada da carga , kW; L é o comprimento da linha, km.

Para uma linha trifásica principal não ramificada de seção transversal constante, transportando cargas distribuídas ao longo dela com correntes nominais Azstr1, AzR2, ..., Azr e os correspondentes fatores de potência cos phi1, cos phi2, ..., cos phi distante da fonte de energia nas distâncias L1, L2, …, Ln (Fig. 2, b), a perda de tensão linear relativa para o receptor mais distante:

onde PRi potência ativa — i-ésima carga calculada remotamente da fonte de alimentação a uma distância L.

Se a perda de tensão relativa calculada dU for superior às normas permitidas, é necessário aumentar a seção selecionada para garantir o valor normalizado desse valor.

Com pequenas seções transversais de fios e cabos, a resistência indutiva Xo pode ser desprezada, o que simplifica bastante os cálculos correspondentes. em redes de distribuição trifásicas trifásicas de iluminação externa, que diferem em comprimento significativo, deve-se atentar para a correta inclusão de luminárias equidistantes, pois caso contrário perda de tensão são distribuídos de forma desigual pelas fases e podem atingir várias dezenas de por cento em comparação com a tensão nominal.

Esquemas para ligar luminárias equidistantes para iluminação externa: a — correto, b — incorreto

Seleção da seção transversal do cabo para densidade de corrente econômica

A escolha da seção transversal de fios e cabos, sem levar em consideração fatores econômicos, pode levar a perdas significativas de energia elétrica nas linhas e aumento significativo dos custos operacionais.Por esta razão, a seção transversal de fios de redes elétricas com alimentação interna de comprimento considerável, bem como redes operando com grande número de horas de uso da carga máxima -Tmax > 4000 h - deve ser responsável pelo menos por uma densidade de corrente econômica recomendada que estabelece a relação ótima entre custos de capital e custos operacionais, que é definida da seguinte forma:

onde Azr — corrente nominal da linha, sem levar em conta o aumento da carga em caso de avarias e reparos, Jd — densidade de corrente econômica com base no reembolso dos custos de capital em 8 — 10 anos.

Seção econômica esperada arredondada para o padrão mais próximo e, se for superior a 150 mm2, uma linha de cabo é substituída por dois ou mais cabos com seção total correspondente à econômica. Use cabos de carga de baixa variação com seção transversal inferior a 50 mm2 Não recomendado.

Seção transversal de cabos e fios com tensão de até 1000 V com o número de horas de uso da carga máxima Tmax <4000 … 5000 h e todas as ramificações para receptores da mesma tensão, redes elétricas de instalações de iluminação, estruturas temporárias e estruturas com vida útil curta de até 3 a 5 anos não são escolhidas de acordo com a densidade de corrente econômica.

Nas redes trifásicas de quatro passagens, não é calculada a seção transversal do condutor neutro, mas pelo menos 50% da seção selecionada para os condutores principais é tomada, e em redes que alimentam lâmpadas de descarga de gás, que causam o aparecimento de harmônicos de corrente mais altos, o mesmo que para os fios principais.