Сечение жил проводов и кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям. К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным и послеаварийным токам, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током коротких замыканий, условиям коронирования, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах. Выбор по допустимому токовому нагреву производится по расчетному току в нормальном режиме по формуле:
Iдоп = Кпопр·Iтабл ≥ IP
В послеаварийном режиме:
Iдоппа =Кпа· Кпопр· Iтабл ≥ IPпа
где Iтабл - допустимый длительный ток для провода кабеля, приняты из таблиц ПУЭ, А; Кпопр - поправочный коэффициент, учитывает условия температуры среды, количество кабелей в одной траншее, удельное сопротивление земли, увеличение числа жил в одном кабеле или проводов в одной трубе; Кпа - коэффициент послеаварийной перегрузки в зависимости от предшествующей загрузки проводника в нормальном режиме. Сечение кабеля должно выбираться по данным участка с наихудшими условиями охлаждения,если его длина более 10 м.Провода, кабели, шины не должны нагреваться сверх предельно допустимых температур, находящимися в зависимости от материала изоляции жил, класса изоляции и рабочего напряжения:70°С для неизолированных проводов и шин,800С- для кабелей с бумажной изоляцией до 1кВ; 65C- для и кабелей резиновой или пластмассовой изоляцией; 60'С- для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией при напряжении до 10кВ. Этим температурам соответствует определенное значение Iтабл согласно ПУЭ. Таблицы составлены для следующих стандартных условий: средняя температура воздуха (при прокладке внутри помещений) 25С; средняя температура почвы (при прокладке в траншее) 15*С. При отличающихся условиях принимаются поправочные коэффициенты больше или меньше единицы. Следует помнить, что при расчетах сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды помещения и способа прокладки, а затем сечение по току нагрева.
|
|
По механической прочности наименьшие сечения токопроводящих жил могут быть выбраны в стационарных электропроводах внутри помещения для изолированных незащищенных проводов из меди не менее 1 мм2, для алюминия - 2,5 мм2, а для наружных электропроводов для этих же условий исполнения соответственно 2,5 мм2 и 4мм2для алюминия. Незащищенные и защищенные изолированные провода и кабели в трубах и замкнутых каналах строительных конструкций - не менее 1 мм2 и 2,0 мм2 для алюминия. По механической прочности голые провода марок А, АС, ПС для ВЛ напряжением 6, 10 и 35 кВ выбирают не менее следующих сечений:
--- в районах при толщине стенки гололеда до 10 мм: 35,25(16), 25 мм2 соответственно;
---в районах при толщине стенки гололеда до 15 мм и более: 50, 25(16), 25 мм соответственно.
Максимальное сечение провода марки А составляет 120 мм2 для напряжений 10-35 кВ; провода марки АС - 185 мм2 для напряжений 35-110 кВ.
Сечение шин выбирают как и голые провода по нагреву из расчета допустимой температуры их нагрева + 70С при температуре воздуха + 25. Жёсткие шины должны проверяться на усилия от действия мгновенного ударного тока при трёхфазном КЗ на сами шины и связанные с ними изоляторы. Через ударный ток рассчитывается электродинамическая сила F(3) (Ньютон), с помощью которой определяется напряжение в материале шин от изгиба σ (Мпа). Это рассчитанное значение не должно превышать допустимые для меди 140МПа и сплава алюминия 75 МПа. Изоляторы должны выдерживать с запасом действие разрушающих усилий на изолятор в пределах 60% соответствующих гарантийных значений.
|
|
Нагрев от кратковременного действия тепла током к.з или термическое действие тока к.з на проводник. Токи к.з могут достигать значений, в десятки раз превышающих допустимый для данного сечения в нормальном режиме. Питающий проводник должен быть снабжен защитным аппаратом отключающим этот участок с наименьшим временем действия. Замедление срабатывания защиты может привести к выжиганию изоляции, разрушению контактов и даже их расплавлению. Наибольшие допустимые температуры нагрева при к.з по ПУЭ составляют 200 о С для кабелей с бумажной изоляцией на напряжение до 10 кВ включительно; для изолированных проводов и кабелей с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией - 150'С; для шин алюминиевых 200' С; для медных - 300' С. Термическую стойкость проверяют расчетом минимально допустимого сечения по условию допустимого нагрева при к.з для данного материала и изоляции проводника по формуле: 
, где BK=I2no ·(tomk+ Ta). тепловой импульс тока к.з., А2 с; Та - постоянная затухания апериодической составляющей, принимаемая для кабелей 6-10 кВ равной 0,01с; tomk = t3+ tB. - время отключения к.з.,с; t3 - время действия основной защиты, с; tB - полное время отключения выключателя, с; СT - коэффициент, зависящий от допустимой температуры при к.з и материала проводника: для кабелей 6-10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами- 95, для проводов и кабелей ПВХ изоляцией и алюминиевыми жилами- 75, с алюминиевыми шинами - 95. Выбранные сечения жил провода, кабеля или шин будут термически стойкими, если их сечение больше F мин. В сетях напряжением выше 1 кВ на термическую стойкость не проверяются проводники, защищенные плавкими вставками предохранителей независимо от их номинального тока. Выбор проводников по условиям короны производится при напряжении 35кВ и выше. Для 110 кВ минимальное сечение должно быть 70 мм2. По потере напряжения в сети подвергаются расчетам все выбранные сечения проводников для проверки достаточности уровня напряжения на зажимах ЭП. Допустимые отклонения напряжения: освещение ±5%, электродвигатели от - 5% до + 10%.Так, уровень напряжения на зажимах наиболее удленного ЭП от трансформатора может быть рассчитан: Uэп= Uxx – ΔUT – ΔUC где Uxx - уровень напряжения на зажимах НН трансформатора; ΔUT = кз · cosφ (Ua + Up + tgφ) - потери в трансформаторе;
|
|
UC= 
- потери в сети;
; 
; 
Выбор сечений проводников для осветительных электрических сетей в основном производится расчётом с использованием величины распологаемых (допустимых) потерь напряжения в сети из выражения: ΔUдоп = Uxx – Uмин – ΔUт где ΔUдоп - располагаемая потеря напряжения в сети, %; Uxx - уровень напряжения на НН трансформаторе, %; Uмин - допускаемое нап-ние у наиболее удаленных ламп, %; ΔUт - потери напряжения в трансформатора, %. сечение будет: 
где С - коэффициент, значение которого при различных напряжениях, материале проводников и числе фаз подбирается из таблиц; М =Р·а или М = 
М = Р · L, где L - длина. ∑М - сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов в линии, что и на данном участке; α ·∑ т - сумма моментов, питаемых через данный участок линий с иным числом проводов, чем на данном участке; α – коэф. приведения моментов, принимаемый из таблиц. Сечение каждого участка предпочтительно округлять до стандартного в большую сторону. Выбранные сечения необходимо обязательно проверить по допустимому току нагрева. Выбор сечения проводников по экономической плотности тока осуществляется по формуле: 
, где I - расчётный ток, А; J - плотность тока, А/мм2, выбирается при определённом числе использования максимальной нагрузки, часов в году согласно ПУЭ. Сечение полученное расчётом округляется до ближайшего стандартного в меньшую сторону. Послеаварийный ток не учитывается. Проверке по экономической плотности тока не подлежат:
1) сети предприятий напряжением до 1кВ при числе Тм< 4000 -5000ч; 2) ответвления к отдельным ЭП до 1кВ и осветительные сети; 3) сборные шины и ошиновка в ОРУ и ЗРУ всех напряжений; 4) сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы менее 3-5 лет.