วิธีการเลือกสายเคเบิล - เคล็ดลับการออกแบบ

บทความพิจารณาเกณฑ์หลักสำหรับการเลือกส่วนสายเคเบิลให้ตัวอย่างของการคำนวณ

ในตลาดคุณมักเห็นสัญญาณที่เขียนด้วยมือซึ่งระบุว่า สายเคเบิล ผู้ซื้อจะต้องซื้อโดยขึ้นอยู่กับโหลดปัจจุบันที่คาดไว้ อย่าเชื่ออาการเหล่านี้ตามที่พวกเขาทำให้คุณเข้าใจผิด ส่วนสายเคเบิลถูกเลือกไม่เพียง แต่โดยกระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังมีพารามิเตอร์หลายตัวด้วย

ก่อนอื่นคุณต้องทราบก่อนว่าเมื่อใช้สายเคเบิลตามขีดจำกัดความสามารถของสายเคเบิลแกนจะร้อนขึ้นหลายสิบองศา ค่าปัจจุบันที่แสดงในรูปที่ 1 แสดงให้เห็นว่าแกนของสายเคเบิลให้ความร้อนถึง 65 องศาที่อุณหภูมิแวดล้อม 25 องศา หากมีสายเคเบิลหลายเส้นวางอยู่ในท่อหรือถาดเดียวเนื่องจากความร้อนร่วม (สายเคเบิลแต่ละสายให้ความร้อนกับสายเคเบิลอื่น ๆ ) กระแสไฟฟ้าที่อนุญาตสูงสุดจะลดลง 10 - 30 เปอร์เซ็นต์

นอกจากนี้กระแสสูงสุดที่เป็นไปได้จะลดลงเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น ดังนั้นในเครือข่ายกลุ่ม (เครือข่ายจากแผงป้องกันถึงอุปกรณ์ติดตั้งซ็อกเก็ตและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ) สายเคเบิลมักจะใช้ที่กระแสไม่เกิน 0.6 - 0.7 จากค่าที่แสดงในรูปที่ 1

มะเดื่อ 1. กระแสที่อนุญาตอย่างต่อเนื่องของสายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดง

บนพื้นฐานนี้การใช้เบรกเกอร์วงจรที่มีกระแสสูงสุด 25A เพื่อป้องกันเครือข่ายเต้าเสียบที่วางสายเคเบิลด้วยตัวนำทองแดงที่มีส่วนตัดขวางที่ 2.5 มม. 2 เป็นอันตราย ตารางการลดสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและจำนวนสายเคเบิลในหนึ่งถาดสามารถพบได้ในกฎการติดตั้งระบบไฟฟ้า (PUE)

ข้อ จำกัด เพิ่มเติมเกิดขึ้นเมื่อสายเคเบิลยาว ในเวลาเดียวกันการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิลสามารถเข้าถึงค่าที่ยอมรับไม่ได้ ตามกฎแล้วเมื่อคำนวณสายเคเบิลการสูญเสียสูงสุดในสายไม่เกิน 5% การสูญเสียนั้นไม่ใช่เรื่องยากที่จะคำนวณหากคุณทราบค่าความต้านทานของแกนสายเคเบิลและกระแสโหลดโดยประมาณ แต่โดยปกติจะใช้สำหรับการคำนวณตารางการสูญเสียที่ขึ้นกับการสูญเสียในช่วงเวลาที่โหลด เวลาในการโหลดถูกคำนวณเป็นผลคูณของความยาวสายเคเบิลในหน่วยเมตรและกำลังไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์

ข้อมูลสำหรับการคำนวณการสูญเสียที่แรงดันไฟฟ้าเฟสเดียวที่ 220 V แสดงในตารางที่ 1 ตัวอย่างเช่นสำหรับสายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดงที่มีหน้าตัดขนาด 2.5 มม. 2 ที่มีความยาวสายเคเบิล 30 เมตรและกำลังไฟฟ้า 3 กิโลวัตต์เวลาโหลดคือ 30x3 = 90 และการสูญเสียจะเป็น 3% หากค่าการสูญเสียที่คำนวณได้เกิน 5% คุณจำเป็นต้องเลือกสายเคเบิลที่มีส่วนตัดขวางที่ใหญ่กว่า

ตารางที่ 1. ช่วงเวลาการโหลด kW x m สำหรับตัวนำทองแดงในสายสองเส้นที่แรงดันไฟฟ้า 220 V สำหรับส่วนที่กำหนดของตัวนำ

ตามตารางที่ 2 คุณสามารถตรวจสอบการสูญเสียในบรรทัดสามเฟส เมื่อเปรียบเทียบกับตารางที่ 1 และ 2 จะเห็นได้ว่าในเส้นสามเฟสที่มีตัวนำทองแดงที่มีส่วนตัดขวางที่ 2.5 มม. 2 การสูญเสีย 3% สอดคล้องกับเวลาโหลดที่มากกว่าหกเท่า

เพิ่มขึ้นสามเท่าในช่วงเวลาที่โหลดเกิดขึ้นเนื่องจากการกระจายของกำลังไฟฟ้าในสามขั้นตอนและเพิ่มขึ้นสองเท่าเนื่องจากความจริงที่ว่ากระแสในตัวนำเป็นกลางเป็นศูนย์ในเครือข่ายสามเฟสที่มีโหลดสมมาตร เมื่อโหลดไม่สมดุลความเสียหายของสายจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกส่วนของสายเคเบิล

ตารางที่ 2. ช่วงเวลาในการโหลด kW x m สำหรับตัวนำทองแดงในสายสามเฟสสี่สายที่มีแรงดันไฟฟ้าศูนย์ที่ 380/220 V สำหรับส่วนที่กำหนดของตัวนำ (เพื่อขยายตารางคลิกที่รูป)

ความเสียหายในสายเคเบิลจะได้รับผลกระทบอย่างมากเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำเช่นหลอดฮาโลเจน สิ่งนี้เป็นที่เข้าใจได้: ถ้า 3 โวลต์ลดลงที่เฟสและตัวนำที่เป็นกลางจากนั้นที่แรงดันไฟฟ้า 220 V เรามักจะไม่สังเกตเห็นสิ่งนี้และที่แรงดันไฟฟ้า 12 V แรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟจะลดลงครึ่งหนึ่งถึง 6 Vนั่นคือเหตุผลที่หม้อแปลงสำหรับหลอดไฟฮาโลเจนจะต้องนำมาให้ใกล้ที่สุดกับหลอดไฟ ตัวอย่างเช่นมีความยาวสายเคเบิล 4.5 เมตรที่มีส่วนตัด 2.5 มม. 2 และโหลด 0.1 kW (สองหลอด 50 W แต่ละหลอด) เวลาโหลดคือ 0.45 ซึ่งสอดคล้องกับการสูญเสีย 5% (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3. ช่วงเวลาโหลด kW x m สำหรับตัวนำทองแดงในสายสองเส้นที่แรงดันไฟฟ้า 12 V สำหรับส่วนที่กำหนดของตัวนำ

ตารางข้างต้นไม่ได้คำนึงถึงการเพิ่มความต้านทานของตัวนำจากความร้อนเนื่องจากการไหลของกระแสผ่านพวกเขา ดังนั้นหากใช้สายเคเบิลที่กระแส 0.5 หรือมากกว่าของสายเคเบิลที่อนุญาตสูงสุดในปัจจุบันของส่วนที่กำหนดจะต้องทำการแก้ไข ในกรณีที่ง่ายที่สุดหากคุณคาดว่าจะได้รับผลขาดทุนไม่เกิน 5% ให้คำนวณส่วนตัดตามการสูญเสีย 4% นอกจากนี้การสูญเสียสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการเชื่อมต่อตัวนำสายเคเบิลจำนวนมาก

สายเคเบิลที่มีตัวนำอลูมิเนียมมีความต้านทานมากกว่า 1.7 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับสายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดงตามลำดับและการสูญเสียในสายเคเบิลนั้นจะสูงกว่า 1.7 เท่า

ปัจจัย จำกัด ที่สองสำหรับความยาวของสายเคเบิลขนาดใหญ่คือค่าเกินที่อนุญาตของความต้านทานวงจรเฟสศูนย์ เพื่อป้องกันสายเคเบิลจากการโอเวอร์โหลดและการลัดวงจรตามกฎให้ใช้เบรกเกอร์วงจรด้วยการรวมกัน สวิตช์ดังกล่าวมีการระบายความร้อนและแม่เหล็กไฟฟ้า

การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะช่วยให้สามารถปิดระบบฉุกเฉินในส่วนของเครือข่ายในช่วงเวลาสั้น ๆ (ประมาณสิบวินาทีและเป็นร้อยเป็นวินาที) ตัวอย่างเช่นเบรกเกอร์ชื่อ C25 มีการปล่อยความร้อนที่ 25 A และการปล่อยแม่เหล็กไฟฟ้าของ 250A เบรกเกอร์วงจรของกลุ่ม "C" มีหลายหลากของการทำลายกระแสของการปล่อยแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นความร้อนจาก 5 ถึง 10 แต่ที่ การคำนวณของสายสำหรับลัดวงจรปัจจุบัน ค่าสูงสุดถูกใช้

ความต้านทานทั่วไปของวงจรเฟสศูนย์รวมถึง: ความต้านทานของหม้อแปลงสเต็ปดาวน์ของสถานีย่อยหม้อแปลงความต้านทานของสายเคเบิลจากสถานีย่อยไปยังอุปกรณ์กระจายสัญญาณเข้า (ASU) ของอาคารความต้านทานของสายเคเบิลที่วางจาก ASU ไปยังสวิตช์ (RU) และความต้านทานสายเคเบิล เพื่อตรวจสอบ

หากสายมีการเชื่อมต่อตัวนำสายเคเบิลจำนวนมากตัวอย่างเช่นสายกลุ่มของการติดตั้งจำนวนมากที่เชื่อมต่อด้วยลูปความต้านทานของการเชื่อมต่อผู้ติดต่อจะต้องนำมาพิจารณาด้วย สำหรับการคำนวณที่แม่นยำมากค่าความต้านทานส่วนโค้งที่ตำแหน่งความผิดจะถูกนำมาพิจารณา

ความต้านทานของวงจรเฟสศูนย์สำหรับสายเคเบิลสี่เส้นแสดงในตารางที่ 4 ตารางนี้พิจารณาความต้านทานของตัวนำทั้งเฟสและตัวนำที่เป็นกลาง ค่าความต้านทานจะได้รับที่อุณหภูมิแกนของสายเคเบิล 65 องศา ตารางยังใช้งานได้สำหรับสายสองเส้น

ตารางที่ 4. ความต้านทานรวมของวงจรเฟสศูนย์สำหรับสายเคเบิล 4 แกนโอห์ม / กม. ​​ที่อุณหภูมิแกน 65^{เกี่ยวกับ}C

ในสเตชันของหม้อแปลงไฟฟ้าในเมืองตามกฎแล้วจะติดตั้งหม้อแปลงที่มีความจุ 630 kV และอื่น ๆ การมีความต้านทานเอาต์พุต Rtp น้อยกว่า 0.1 โอห์ม ในพื้นที่ชนบทสามารถใช้หม้อแปลงขนาด 160 - 250 kV ได้ และมีความต้านทานเอาต์พุตที่ระดับ 0.15 โอห์มและแม้แต่หม้อแปลงที่ 40 - 100 kV และมีอิมพิแดนซ์เอาท์พุท 0.65 - 0.25 โอห์ม

สายไฟของแหล่งจ่ายไฟจากสถานีหม้อแปลงในเมืองไปยัง ASG ของบ้านมักจะใช้กับตัวนำอลูมิเนียมที่มีหน้าตัดของตัวนำเฟสอย่างน้อย 70 - 120 mm2 เมื่อความยาวของเส้นเหล่านี้น้อยกว่า 200 เมตรความต้านทานของวงจรเฟสศูนย์ของสายเคเบิลอุปทาน (Rpc) สามารถนำมาเท่ากับ 0.3 โอห์ม สำหรับการคำนวณที่แม่นยำยิ่งขึ้นคุณต้องทราบความยาวและส่วนตัดของสายเคเบิลหรือวัดความต้านทานนี้ หนึ่งในเครื่องมือสำหรับการวัดดังกล่าว (เครื่องมือ Vector) จะแสดงในรูปที่ 2

มะเดื่อ 2. อุปกรณ์สำหรับวัดความต้านทานของวงจรเฟสศูนย์ "เวกเตอร์"

ความต้านทานของสายจะต้องเป็นเช่นนั้นในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรกระแสในวงจรจะได้รับการรับประกันว่าจะเกินกระแสปิ๊กของการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังนั้นสำหรับเบรกเกอร์ C25 กระแสไฟฟ้าลัดวงจรในสายควรเกิน 1.15 × 10 × 25 = 287 A ที่นี่ 1.15 เป็นปัจจัยด้านความปลอดภัย ดังนั้นความต้านทานวงจรเฟสศูนย์สำหรับเบรกเกอร์ C25 ไม่ควรเกิน 220V / 287A = 0.76 โอห์ม ดังนั้นสำหรับเบรกเกอร์ C16 ความต้านทานของวงจรไม่ควรเกิน 220V / 1.15x160A = 1.19 โอห์มและสำหรับเบรกเกอร์ C10 - ไม่เกิน 220V / 1.15x100 = 1.91 โอห์ม

ดังนั้นสำหรับอาคารอพาร์ตเมนต์ในเมืองให้ใช้ Rtp = 0.1 Ohm Rpc = 0.3 Ohm เมื่อใช้สายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดงที่มีหน้าตัดขนาด 2.5 มม. 2 ที่ได้รับการป้องกันโดยเบรกเกอร์ C16 ในเครือข่ายเต้าเสียบความต้านทานสายเคเบิล Rgr (เฟสและตัวนำเป็นกลาง) ไม่ควรเกิน Rgr = 1.19 Ohm - Rtp - Rpk = 1.19 - 0.1 - 0.3 = 0.79 โอห์ม ตามตารางที่ 4 เราพบความยาว - 0.79 / 17.46 = 0.045 กม. หรือ 45 เมตร สำหรับอพาร์ทเมนต์ส่วนใหญ่ความยาวนี้จะเพียงพอ

เมื่อใช้เบรกเกอร์ C25 เพื่อป้องกันสายที่มีส่วนตัดที่ 2.5 มม. 2 ความต้านทานของวงจรควรน้อยกว่า 0.76 - 0.4 = 0.36 โอห์มซึ่งสอดคล้องกับความยาวสายเคเบิลสูงสุด 0.36 / 17.46 = 0.02 กม. หรือ 20 เมตร

เมื่อใช้เบรกเกอร์ C10 เพื่อป้องกันสายไฟกลุ่มที่ทำจากสายเคเบิลด้วยตัวนำทองแดงขนาด 1.5 มม. 2 เราจะได้รับความต้านทานสายเคเบิลสูงสุดที่อนุญาตคือ 1.91 - 0.4 = 1.51 โอห์มซึ่งสอดคล้องกับความยาวสายเคเบิลสูงสุดที่ 1.51 / 29 1 = 0.052 กม. หรือ 52 เมตร หากคุณป้องกันสายดังกล่าวด้วยเบรกเกอร์ C16 ความยาวบรรทัดสูงสุดจะเท่ากับ 0.79 / 29.1 = 0.027 กม. หรือ 27 เมตร

ดูเพิ่มเติมที่:เหตุใดการวัดความต้านทานลูปเฟสศูนย์จึงทำได้โดยมืออาชีพไม่ใช่แฮ็กเกอร์

วิกเตอร์ Ch