Kaapelikoon laskeminen: Vaiheittainen opas turvallisiin, todellisiin projekteihin

Oikean johdinkoon valitseminen on yksi niistä päätöksistä, jotka hiljaa ratkaisevat, toimiiko asennus mukavasti kolmekymmentä vuotta vai ylikuumentuuko se ensimmäisenä kuumana kesänä. Alimitoitettu kaapeli tuhlaa energiaa, lyhentää eristeen käyttöikää ja aiheuttaa todellisen palovaaran; kaksi kokoa liian suuri kaapeli sitoo rahaa kupariin, jota piiri ei koskaan tarvinnut. Kaapelikoon laskemisen oppiminen on oikeastaan ​​neljän eri tarkastuksen tasapainottamista keskenään.

Tämä opas noudattaa samaa järjestystä, jota insinöörimme käyttävät, kun asiakas lähettää kuormitusaikataulun: etsi suunnitteluvirta, korjaa se kaapelin todellisen asennustavan mukaan, varmista jännitteen pudotus koko ajon aikana ja varmista, että johdin kestää oikosulun.

Mitä oikea kaapelin koko todella tarkoittaa

Johdin on mitoitettu oikein vain, kun kaikki neljä alla olevaa ehtoa täyttyvät samanaikaisesti. Jos jokin niistä epäonnistuu, siirry seuraavaan vakiopoikkileikkaukseen ja toista laskenta. Tarkistuksen ohittaminen on yleisin syy, miksi kaapeli kokoaa täydellisesti paperille ja epäonnistuu sitten paikan päällä.

Vaihe 1: Määritä suunnitteluvirta

Kaikki alkaa jatkuvalla virralla, jota kaapelin on kuljettava, yleensä kirjoitettuna Ib. Kolmivaiheiselle kuormitukselle suhde on:

Ib = P / (1,732 × U × PF)

Jos kyseessä on yksivaiheinen tai tasavirtapiiri, pudota 1.732:

Ib = P / (U × PF)

Ota 55 kW:n kolmivaihemoottori 400 V:n jännitteellä, jonka tehokerroin on 0,86. Silloin Ib = 55 000 / (1,732 × 400 × 0,86), mikä on noin 92 A. Käytä todellista tehokerrointa sen sijaan, että oletetaan yksikköä, koska ero 0,86:n ja 1,0:n välillä on noin 16 prosenttia virrasta ja on usein juuri se marginaali, joka päättää jännitteenpudotuksen tarkistuksen. Jos kuormana on moottori, katso myös käynnistysvirtaa, sillä suojalaitteen täytyy kulkea käynnistyksen läpi ilman laukaisua.

Suunniteltu virta ei ole katkaisijan arvo

Kun Ib tunnetaan, valitse suojalaite, jonka luokitus on vähintään Ib, ja varmista sitten, että kaapelin kapasiteetti on vähintään laitteen luokitus. Työskentely tässä järjestyksessä pitää johtimen sekä suojattuna että lämpömukana.

Vaihe 2: Käytä vähennystekijöitä todellisiin olosuhteisiin

Luettelovirran nimellisarvot edellyttävät vertailuolosuhteita, yleensä yksi piiri vapaassa ilmassa 30 °C:ssa tai yksi piiri maaperään 20 °C:ssa. Todelliset asennukset harvoin vastaavat näitä oletuksia, joten jokainen poikkeama käsitellään korjauskertoimella ja tekijät kerrotaan:

Iz = It × k1 × k2 × k3 ...

jossa Se on taulukoitu luokitus ja Iz on tosiasiallisesti käytettävissä oleva kapasiteetti. Kolmen kuormitetun piirin ryhmä yhdessä kanavassa 40 °C:n päivänä voi menettää kolmanneksen nimellisarvostaan ​​ennen kuin jännitehäviö edes otetaan huomioon.

Esimerkiksi kerroin 0,87 40 °C:n ympäristölle kerrottuna 0,75:llä ryhmittelyä varten antaa 0,65, joten 130 A:n taulukko on hyvä vain noin 85 A:lle tuossa järjestelyssä. Älä koskaan lisää korjauskertoimia yhteen; kerro ne aina.

Vaihe 3: Tarkista jännitehäviö ajon aikana

Jännitehäviö on se tarkistus, joka useimmiten pakottaa suuremman johtimen pitkiin syöttöjohtoihin, eikä sitä voi arvioida pelkästään virtataulukosta. Piirin resistiivinen osa:

Vd = k × I × L × R / 1000

jossa k on 2 yksivaihe- ja tasavirtapiireissä ja 1,732 kolmivaiheisissa piireissä, I on kuormitusvirta ampeereina, L on yksisuuntaisen reitin pituus metreinä ja R on johtimen resistanssi ohmeina kilometriä kohden. Prosentuaalinen pudotus on sitten Vd jaettuna nimellisjännitteellä, kerrottuna 100:lla. Useimmat pienjänniteasennukset toimivat 3 prosenttiin lopullisessa piirissä ja 5 prosenttiin kokonaisuutena.

Esimerkissämme 80 m ajettaessa 92 A:lla 50 mm² kuparijohtimella, jonka resistanssi on noin 0,387 ohmia kilometriä kohden, saadaan Vd = 1,732 × 92 × 80 × 0,387 / 1000, mikä on noin 4,9 V eli 1,2 prosenttia 400 V:stä. 300 metrin juoksussa sama laskelma epäonnistuisi ja nostaisi poikkileikkausta useita askelia ylöspäin, minkä vuoksi reitin pituus kuuluu laskelmaan alusta asti.

Vaihe 4: Tarkista oikosulun kesto

Kaapelin on myös kestettävä vikavirta niin kauan kuin se kestää suojalaitteen poistamaan sen. Adiabaattinen yhtälö käsittelee tämän yhdellä rivillä:

S = (I² × t) / k neliöjuuri

missä S on pienin poikkipinta-ala mm², I on mahdollinen vikavirta ampeereina, t on katkaisuaika sekunneissa ja k on vakio johtimen ja eristeen yhdistelmälle. Tyypilliset arvot ovat noin 143 kuparille XLPE-eristeellä, 115 kuparille ja PVC:lle ja 94 alumiinille XLPE:llä.

6 kA:n vika, joka poistuu 0,1 sekunnissa kuparisessa XLPE-kaapelissa, vaatii neliöjuuren (6000² × 0,1) jaettuna 143:lla, mikä on noin 13 mm². 50 mm² johtimemme on mukava. Huomaa, kuinka vahvasti t:llä on merkitystä: sama vika korjattu sekunnissa vaatisi noin 42 mm², joten suojausasetukset ja kaapelin mitoitus kuuluvat samaan keskusteluun.

Laittamalla kaikki yhteen

Tässä on täydellinen sarja 55 kW:n moottorille 80 metrin juoksulla, ja luvut on pyöristetty selvyyden vuoksi.

1. Suunniteltu virta: 92 A 400 V tehokertoimella 0,86. Suojalaite, jonka teho on 100 A.
2. Asennusehdot: XLPE kuparikaapeli tarjottimella, jossa on kaksi muuta ladattua piiriä, ympäristön lämpötila 40 °C. Yhdistetty vähennyskerroin 0,65.
3. Ensimmäinen koe 35 mm²:llä: taulukoitu kapasiteetti noin 130 A, vähennetty noin 85 A:iin. Epäonnistui, koska 85 A on alle 100 A:n laitteen nimellisarvon.
4. Toinen kokeilu 50 mm²:llä: alennettu kapasiteetti noin 100 A. Täyttää laitteen luokituksen.
5. Jännitteen pudotus 50 mm²:ssä yli 80 m: 4,9 V eli 1,2 prosenttia. Passit.
6. Oikosulkuvaatimus: vähintään 13 mm² 6 kA:n vialle, joka poistetaan 0,1 sekunnissa. Passit.
7. Tulos: 0,6/1 kV XLPE-eristetty kuparikaapeli, neljä johtimista 50 mm², suojaus asetettu poistamaan vian 0,1 sekunnissa.

Laskennasta tilaamaasi kaapeliin

Poikkileikkaus on vain osa spesifikaatiota. Eristystyyppi muuttaa, kuinka paljon virtaa johtime voi kuljettaa, koska XLPE-eristetyt kaapelit toimivat korkeammissa johtimien lämpötiloissa kuin PVC-vastaavat ja tarvitsevat siksi pienemmän poikkileikkauksen samalla kuormalla. Vertaamme näitä kahta rakennetta yksityiskohtaisemmin tässä artikkelissa XLPE- ja PVC-eristeisen virtakaapelin suorituskyky . Myös johdinmateriaalilla on väliä: alumiini- ja alumiiniseosjohtimet ovat kevyempiä ja taloudellisempia, mutta tarvitsevat suuremman poikkileikkauksen samalle virralle.

Nimellisjännite 0,6/1kV XLPE-eristetty virtakaapeli Nimellisjännitteellä 0,6/1kV silloitettu polyeteenieristetty virtakaapeli käyttää kemiallisia tai fysikaalisia menetelmiä polyeteenimolekyylien muuntamiseksi lineaarisesta rakenteesta... Näytä tuote →

Suurimmassa osassa pienjännitejakelutöistä alueen kattaa 0,6/1 kV XLPE-eristetyt kupari- tai alumiinikaapelit, ja yllä oleva laskelma pätee suoraan. Keskijännitteellä menetelmä on ennallaan, mutta vähennystaulukot, vikatasot ja eristeen paksuusvaatimukset ovat erilaiset, joten 3,6/6 kV - 26/35 kV syöttölaitteet mitoitetaan yleensä voimalaitoksen omia verkkotietoja vastaan.

Nimellisjännite 3,6/6kV–26/35kV XLPE-eristetty virtakaapeli Nimellisjännitteellä 3,6/6kV–26/35kV silloitettu polyeteenieristetty virtakaapeli ottaa käyttöön edistyneen silloitusprosessin. Kemiallisilla tai fysikaalisilla menetelmillä polye... Näytä tuote →

Mitoitus aurinkoenergiaa, VFD:tä ja muita erikoiskuormia varten

Jotkut piirit tarvitsevat muokatun version samasta menettelystä. Aurinkoenergian tasavirtajohdot kuljettavat jatkuvaa virtaa korkeassa ympäristön lämpötilassa katolla, joten vähennyskerrointa sovelletaan kaapeliin, joka on jo lämmin, ja jännitehäviö pidetään usein 1 tai 2 prosentissa, koska invertterin hyötysuhde kärsii sen tuloikkunan molemmissa päissä. Taajuusmuuttajapiirit lisäävät harmonista sisältöä ja pulssijännitettä, joten suojattu kaapeli ja maadoituksen nimellisjännitteen tarkistus tulevat molemmat osaksi mitoitusharjoitusta.

Aurinkosähkökaapeli (PV-kaapeli) Tuotteen yleiskuvaus Aurinkosähkökaapeli on kriittinen komponentti, jota käytetään DC-puolen siirtoon aurinkosähköjärjestelmissä. Suunniteltu erityisesti laitetta varten... Näytä tuote →

Palonkestävät, termiitin kestävät ja raideliikenteen kaapelit noudattavat samaa aritmetiikkaa, mutta sovellettava standardi lisää rajoituksia, kuten piirien eheys palossa, joita mikään laskelma ei voi korvata.

Yleisiä kokovirheitä, joita näemme tarjousasiakirjoissa

• Kun sovelletaan yhtä vähennystekijää ja unohdat loput, ryhmittelyssä ympäristön lämpötila ja maaperän olosuhteet vaikuttavat kerralla.
• 20 °C:n resistanssiarvoja käytetään johtimelle, joka toimii 70 °C:ssa tai 90 °C:ssa.
• Mitoitus jo määritettyyn katkaisijaan todellisen kuorman sijaan.
• Nollan huomioiminen piireissä, joissa on runsaasti harmonisia kuormia, kuten toimiston IT-laitteet tai LED-valaistus.
• Olettaen, että suurempi kaapeli korjaa jännitehäviön ongelman, kun todellinen ongelma on reitin pituus tai huono tehokerroin.
• Mekaanisen lujuuden ja suojajohtimen jatkuvuuden edellyttämä vähimmäispoikkileikkaus unohtuu.

Suorita numerot valmistajan kanssa, joka tekee tämän päivittäin

Wuxi Guanghuan Cable on valmistanut johtoja ja kaapeleita Guanlinissa, Yixingissä, Kiinan kaapelikaupunkina tunnetulla alueella, vuodesta 1998. Valikoimamme kattaa pien- ja keskijännitekaapelit, ilmajohtimet, sähkölaitteiden kaapelit ja erikoiskaapelit aurinkosähkö-, rautatieliikenteen ja palonkestäviä sovelluksiin, yli 100 sarjaa ja 30 tuotantolinjaa ja 30 tuotantolinjaa. Hyväksyntöjemme tiedot, mukaan lukien TÜV Rheinland -sertifikaatti ja ISO 9001-, ISO 14001-, ISO 45001- ja ISO 50001 -järjestelmäsertifikaatit, on lueteltu sivuillamme. tuotteen sertifiointisivu .

Lähetä meille kuormitusaikataulu, reitin pituus, asennustapa ja ympäristöolosuhteet, niin insinöörimme suorittavat samat neljä yllä kuvattua tarkistusta ja palaavat poikkileikkauksen, eristystyypin ja kaapelirakenteen kanssa, joka läpäisee tarkastuksen ensimmäistä kertaa.