1.3.31
Выбор экономических сечений проводов воздушных и
жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить
для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков.
При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение
провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если
разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в
пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на
ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой
производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение
определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.
Свойства коаксиальных кабелей
Рис. 3.1.1. 1 — центральный проводник; 2 — изолятор; 3 — проводник-экран; внешний изолятор
Коаксиальная система проводников из-за своей симметричности вызывает минимальное внешнее электромагнитное излучение. Сигнал распространяется по центральной медной жиле, контур тока замыкается через внешний экранный провод. При заземлении экрана в нескольких точках по нему начинают протекать выравнивающие токи (ведь разные “земли” обычно имеют неравные потенциалы). Такие токи могут стать причиной внешних наводок (иной раз достаточных для выхода из строя интерфейсного оборудования), именно это обстоятельство является причиной требования заземления кабеля локальной сети только в одной точке. Наибольшее распространение получили кабели с волновым сопротивлением 50 ом. Это связано с тем, что эти кабели из-за относительно толстой центральной жилы характеризуются минимальным ослаблением сигнала (волновое сопротивление пропорционально логарифму отношения диаметров внешнего и внутреннего проводников). Но по мере развития технологии скрученные пары смогли вытеснить из этой области коаксиальные кабели. Это произошло, когда полоса пропускания скрученных пар достигла 200-350 МГц при длине 100м (неэкранированные и экранированные скрученные пары категории 5 и 6), а цены на единицу длины сравнялись. Скрученные пары проводников позволяют использовать биполярные приемники, что делает систему менее уязвимой (по сравнению с коаксиальными кабелями) к внешним наводкам. Но основополагающей причиной вытеснения коаксиальных кабелей явилась относительная дешевизна скрученных пар. Скрученные пары бывают одинарными, объединенными в многопарный кабель или оформленными в виде плоского ленточного кабеля. Применение проводов сети переменного тока для локальных сетей и передачи данных допустимо для весьма ограниченных расстояний.
Если коаксиальный кабель имеет досточно большую длину и, например, проходит из одного здания в другое, имеющие разные заземления, возможно формирование наводки. Пусть L — индуктивность оплетки кабеля, а r — сопротивление оплетки, и по оплетке протекает импульсный ток i, тогда на вход приемника может попасть наводка с амплитудой D V=L(di/dt)+ir. Смотри рис. 3.1.1А.
Рис. 3.1.1А. Формирование наводки в коаксиальном кабеле
В таблице 3.1.1 приведены характеристики каналов, базирующихся на обычном и широкополосном коаксиальном кабелях.
| Стандартный кабель | Широкополосный | |
| Максимальная длина канала | 2 км | 10 — 15 км |
| Скорость передачи данных | 1 — 50 Мбит/с | 100 — 140 Мбит/с |
| Режим передачи | полудуплекс | дуплекс |
| Ослабление влияния электромагнитных и радиочастотных наводок | 50 дБ | 85 дБ |
| Число подключений |
На рис. 3.1.2 показана зависимость ослабления кабеля (внешний диаметр 0,95 см) от частоты передаваемого сигнала.
При диагностировании сетей не всегда под руками может оказаться настоящий сетевой тестер типа WaveTek, и часто приходится довольствоваться обычным авометром. В этом случае может оказаться полезной таблица 3.1.2, где приведены удельные сопротивления используемых сетевых кабелей. Произведя измерение сопротивления сегмента, вы можете оценить его длину.
| Коаксиальный кабель с полосой пропускания 500 МГц при ограниченной длине может обеспечить скорость передачи несколько Гбит/сек. Предельные расстояния, для которых может быть применен кабель, составляют 10-15 км. |
Витая пара
Служит для построения компьютерных сетей. Витая пара может быть экранированной и неэкранированной.
Состоит из одной или нескольких пар проводов, перевитых попарно, что делается в целях улучшения приема и передачи сигнала. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,4—0,6 мм. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары).
Также внутри кабеля встречается так называемая «разрывная нить» (обычнокапрон), которая используется для облегчения разделки внешней оболочки — при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников. Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию.
Каждый проводник заключен в изоляцию из ПВХ или пропилена. Внешняя оболочка также из ПВХ. Кабель может быть дополнительно оснащен влагонепронициаемой оболочкой из полипропилена.
В зависимости от вида кабеля возможны различные варианты защиты:
- UTP или незащищенная, без общего экрана для пар проводов;
- FTP, или фольгированная, с экраном из алюминиевой фольги;
- STP, или защищенная, с общим экраном из медной сетки, к тому же каждая витая пара окружена отдельным экраном;
- S/FTP, или фольгированная, экранированная с общим экраном из фольги, к тому же каждая пара дополнительно включена в экран.
Кроме того, витые пары разделяются на категории по количеству пар, объединенных в один кабель. Самый распространенный вид, применяемый для компьютерных сетей – это категория CAT5. Он состоит из 4 пар проводов различного цвета. Скорость передачи данных – до 1 Гб/с при использовании всех пар.
Нужно отличать электрическую изоляцию проводящих жил, которая имеется в любом кабеле, от электромагнитной изоляции. Первая состоит из непроводящего диэлектрического слоя — бумаги или полимера, например поливинилхлорида или полистирола. Во втором случае помимо электрической изоляции проводящие жилы помешаются также внутрь электромагнитного экрана, в качестве которого чаще всего применяется проводящая медная оплетка.
Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.
Экранированная витая пара хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитные колебания вовне, что, в свою очередь, защищает пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку.
Для построения сетей применяются следующие разновидности кабеля:
UTP (unshielded twisted pair)
Пример расчета сечения кабеля
Задача: запитать ТЭН мощностью W=4,75 кВт медным проводом в кабель-канале.
Расчет тока: I = W/U. Напряжение нам известно: 220 вольт. Согласно формуле протекающий ток I = 4750/220 = 21,6 ампера.
Ориентируемся на медный провод, потому берем значение диаметра медной жилы из таблицы. В колонке 220В — медные жилы находим значение тока, превышающего 21,6 ампера, это строка со значением 27 ампера. Из этой же строки берем Сечение токопроводящей жилы, равное 2,5 квадрата.
Расчет необходимого сечения кабеля по марке кабеля, провода
| № | Число жил, сечение мм. Кабеля (провода) | Наружный диаметр мм. | Диаметр трубы мм. | Допустимый длительный ток (А) для проводов и кабелей при прокладке: | Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) ПУЭ | |||||||||||
| ВВГ | ВВГнг | КВВГ | КВВГЭ | NYM | ПВ1 | ПВ3 | ПВХ (ПНД) | Мет.тр. Ду | в воздухе | в земле | Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||||
| 1 | 1х0,75 | 2,7 | 16 | 20 | 15 | 15 | 1 | 2 | 3 | |||||||
| 2 | 1х1 | 2,8 | 16 | 20 | 17 | 17 | 15х3 | 210 | ||||||||
| 3 | 1х1,5 | 5,4 | 5,4 | 3 | 3,2 | 16 | 20 | 23 | 33 | 20х3 | 275 | |||||
| 4 | 1х2,5 | 5,4 | 5,7 | 3,5 | 3,6 | 16 | 20 | 30 | 44 | 25х3 | 340 | |||||
| 5 | 1х4 | 6 | 6 | 4 | 4 | 16 | 20 | 41 | 55 | 30х4 | 475 | |||||
| 6 | 1х6 | 6,5 | 6,5 | 5 | 5,5 | 16 | 20 | 50 | 70 | 40х4 | 625 | |||||
| 7 | 1х10 | 7,8 | 7,8 | 5,5 | 6,2 | 20 | 20 | 80 | 105 | 40х5 | 700 | |||||
| 8 | 1х16 | 9,9 | 9,9 | 7 | 8,2 | 20 | 20 | 100 | 135 | 50х5 | 860 | |||||
| 9 | 1х25 | 11,5 | 11,5 | 9 | 10,5 | 32 | 32 | 140 | 175 | 50х6 | 955 | |||||
| 10 | 1х35 | 12,6 | 12,6 | 10 | 11 | 32 | 32 | 170 | 210 | 60х6 | 1125 | 1740 | 2240 | |||
| 11 | 1х50 | 14,4 | 14,4 | 12,5 | 13,2 | 32 | 32 | 215 | 265 | 80х6 | 1480 | 2110 | 2720 | |||
| 12 | 1х70 | 16,4 | 16,4 | 14 | 14,8 | 40 | 40 | 270 | 320 | 100х6 | 1810 | 2470 | 3170 | |||
| 13 | 1х95 | 18,8 | 18,7 | 16 | 17 | 40 | 40 | 325 | 385 | 60х8 | 1320 | 2160 | 2790 | |||
| 14 | 1х120 | 20,4 | 20,4 | 50 | 50 | 385 | 445 | 80х8 | 1690 | 2620 | 3370 | |||||
| 15 | 1х150 | 21,1 | 21,1 | 50 | 50 | 440 | 505 | 100х8 | 2080 | 3060 | 3930 | |||||
| 16 | 1х185 | 24,7 | 24,7 | 50 | 50 | 510 | 570 | 120х8 | 2400 | 3400 | 4340 | |||||
| 17 | 1х240 | 27,4 | 27,4 | 63 | 65 | 605 | 60х10 | 1475 | 2560 | 3300 | ||||||
| 18 | 3х1,5 | 9,6 | 9,2 | 9 | 20 | 20 | 19 | 27 | 80х10 | 1900 | 3100 | 3990 | ||||
| 19 | 3х2,5 | 10,5 | 10,2 | 10,2 | 20 | 20 | 25 | 38 | 100х10 | 2310 | 3610 | 4650 | ||||
| 20 | 3х4 | 11,2 | 11,2 | 11,9 | 25 | 25 | 35 | 49 | 120х10 | 2650 | 4100 | 5200 | ||||
| 21 | 3х6 | 11,8 | 11,8 | 13 | 25 | 25 | 42 | 60 | Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP30 | |||||||
| 22 | 3х10 | 14,6 | 14,6 | 25 | 25 | 55 | 90 | |||||||||
| 23 | 3х16 | 16,5 | 16,5 | 32 | 32 | 75 | 115 | |||||||||
| 24 | 3х25 | 20,5 | 20,5 | 32 | 32 | 95 | 150 | |||||||||
| 25 | 3х35 | 22,4 | 22,4 | 40 | 40 | 120 | 180 | Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | |||||||
| 26 | 4х1 | 8 | 9,5 | 16 | 20 | 14 | 14 | 1 | 2 | 3 | ||||||
| 27 | 4х1,5 | 9,8 | 9,8 | 9,2 | 10,1 | 20 | 20 | 19 | 27 | 50х5 | 650 | 1150 | ||||
| 28 | 4х2,5 | 11,5 | 11,5 | 11,1 | 11,1 | 20 | 20 | 25 | 38 | 63х5 | 750 | 1350 | 1750 | |||
| 29 | 4х50 | 30 | 31,3 | 63 | 65 | 145 | 225 | 80х5 | 1000 | 1650 | 2150 | |||||
| 30 | 4х70 | 31,6 | 36,4 | 80 | 80 | 180 | 275 | 100х5 | 1200 | 1900 | 2550 | |||||
| 31 | 4х95 | 35,2 | 41,5 | 80 | 80 | 220 | 330 | 125х5 | 1350 | 2150 | 3200 | |||||
| 32 | 4х120 | 38,8 | 45,6 | 100 | 100 | 260 | 385 | Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31 | ||||||||
| 33 | 4х150 | 42,2 | 51,1 | 100 | 100 | 305 | 435 | |||||||||
| 34 | 4х185 | 46,4 | 54,7 | 100 | 100 | 350 | 500 | |||||||||
| 35 | 5х1 | 9,5 | 10,3 | 16 | 20 | 14 | 14 | |||||||||
| 36 | 5х1,5 | 10 | 10 | 10 | 10,9 | 10,3 | 20 | 20 | 19 | 27 | Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||||
| 37 | 5х2,5 | 11 | 11 | 11,1 | 11,5 | 12 | 20 | 20 | 25 | 38 | 1 | 2 | 3 | |||
| 38 | 5х4 | 12,8 | 12,8 | 14,9 | 25 | 25 | 35 | 49 | 50х5 | 600 | 1000 | |||||
| 39 | 5х6 | 14,2 | 14,2 | 16,3 | 32 | 32 | 42 | 60 | 63х5 | 700 | 1150 | 1600 | ||||
| 40 | 5х10 | 17,5 | 17,5 | 19,6 | 40 | 40 | 55 | 90 | 80х5 | 900 | 1450 | 1900 | ||||
| 41 | 5х16 | 22 | 22 | 24,4 | 50 | 50 | 75 | 115 | 100х5 | 1050 | 1600 | 2200 | ||||
| 42 | 5х25 | 26,8 | 26,8 | 29,4 | 63 | 65 | 95 | 150 | 125х5 | 1200 | 1950 | 2800 | ||||
| 43 | 5х35 | 28,5 | 29,8 | 63 | 65 | 120 | 180 | |||||||||
| 44 | 5х50 | 32,6 | 35 | 80 | 80 | 145 | 225 | |||||||||
| 45 | 5х95 | 42,8 | 100 | 100 | 220 | 330 | ||||||||||
| 46 | 5х120 | 47,7 | 100 | 100 | 260 | 385 | ||||||||||
| 47 | 5х150 | 55,8 | 100 | 100 | 305 | 435 | ||||||||||
| 48 | 5х185 | 61,9 | 100 | 100 | 350 | 500 | ||||||||||
| 49 | 7х1 | 10 | 11 | 16 | 20 | 14 | 14 | |||||||||
| 50 | 7х1,5 | 11,3 | 11,8 | 20 | 20 | 19 | 27 | |||||||||
| 51 | 7х2,5 | 11,9 | 12,4 | 20 | 20 | 25 | 38 | |||||||||
| 52 | 10х1 | 12,9 | 13,6 | 25 | 25 | 14 | 14 | |||||||||
| 53 | 10х1,5 | 14,1 | 14,5 | 32 | 32 | 19 | 27 | |||||||||
| 54 | 10х2,5 | 15,6 | 17,1 | 32 | 32 | 25 | 38 | |||||||||
| 55 | 14х1 | 14,1 | 14,6 | 32 | 32 | 14 | 14 | |||||||||
| 56 | 14х1,5 | 15,2 | 15,7 | 32 | 32 | 19 | 27 | |||||||||
| 57 | 14х2,5 | 16,9 | 18,7 | 40 | 40 | 25 | 38 | |||||||||
| 58 | 19х1 | 15,2 | 16,9 | 40 | 40 | 14 | 14 | |||||||||
| 59 | 19х1,5 | 16,9 | 18,5 | 40 | 40 | 19 | 27 | |||||||||
| 60 | 19х2,5 | 19,2 | 20,5 | 50 | 50 | 25 | 38 | |||||||||
| 61 | 27х1 | 18 | 19,9 | 50 | 50 | 14 | 14 | |||||||||
| 62 | 27х1,5 | 19,3 | 21,5 | 50 | 50 | 19 | 27 | |||||||||
| 63 | 27х2,5 | 21,7 | 24,3 | 50 | 50 | 25 | 38 | |||||||||
| 64 | 37х1 | 19,7 | 21,9 | 50 | 50 | 14 | 14 | |||||||||
| 65 | 37х1,5 | 21,5 | 24,1 | 50 | 50 | 19 | 27 | |||||||||
| 66 | 37х2,5 | 24,7 | 28,5 | 63 | 65 | 25 | 38 |
Коаксиальный кабель – что это?
Благодаря высокой скорости передачи сигнала и уровня помехозащищенности этот вид оборудования имеет широкое распространение. Коаксиальный кабель – это электрический кабель, состоящий из центрального проводящего элемента, экрана, оплетки, выполненной из металла. Эти части конструкции между собой разделены внутренней изоляцией. Все элементы ее расположены в единой внешней оболочке.
Коаксиальный кабель – устройство
Он состоит из нескольких частей. Что такое коаксиальный кабель и какие элементы в него входят:
- Внутренний (центральный) проводник . Он может быть прямолинейным, многожильным, свитым в спираль, выполненным в форме трубки. В качестве проводящего элемента используется медная жила (одна или несколько, переплетенных между собой). Последняя может быть выполнена из стали.
- Экран (внешний проводник) . Этот элемент необходим для защиты оборудования от негативного внешнего воздействия. Представляет он собой оплетку из фольги, имеющую покрытие в виде алюминиевого слоя.
- Изоляция . Коаксиальный кабель в своей структуре может иметь диэлектрическое наполнение полувоздушного либо сплошного типа. Благодаря изоляции обеспечивается постоянство размещения внешнего и внутреннего проводников по отношению друг к другу.
- Оболочка . Она выполнена из светостабилизированного полиэтилена и стойкая к ультрафиолетовому солнечному излучению. Для изготовления оболочки может использоваться поливинилхлорид или другой материал, имеющий изолирующие свойства.
Где используется коаксиальный кабель?
Применяется это оборудование в ряде сфер:
- Коаксиальный кабель для телевизора. Оснащение используется для обеспечения цифрового, спутникового, эфирного телевещания.
- Применяется оно и для радиовещания, в радиоэлектронной технике.
- С его использованием обеспечивается функционирование камер видеонаблюдения.
- Коаксиальный электрический кабель применяется для связи компьютеров с сетью интернет проводного типа.
- Одна из сфер использования оборудования – коммуникативные соединения, системы связи.
- Каналы связи на мобильных объектах (самолеты, корабли) – еще одна область применения оснащения.
- Используется оборудование в армейской, бытовой, любительской технике.
Маркировка экранирования
- U (unshielded) без экранирования и защиты.
- S (braided screening) экранирование идёт только во внешней структуре. То есть под главной оплёткой.
- F (foil) материал экранирования оболочки из фольги.
- TP (twisted pair) наша любимая витая пара.
- TQ есть дополнительная экранирование из фольги каждой пары медных проводов.
| Класс | Описание |
| UTP (U/UTP) | Unshielded twisted pair — электромагнитной защиты нет. |
| FTP (F/UTP) | Foiled twisted pair — экран располагается под основной оплёткой. |
| STP (S/UTP) | Shielded twisted pair — под первой оплёткой можно наблюдать один слой сетки с перекрёстным сечением, далее для каждой из пар жил также присутствует аналогичная обмотка. |
| S/FTP (SF/UTP) | Screened Foiled twisted pair — две фальгированные защитные оплетки, для основы и пар, а также внешняя сетка. |
| U/FTP | Экранирование идёт каждого проводка |
| SF/FTP | Сетка снаружи, и фольгированная защита каждой пары. |
| U/STP | Unshielded Screened twisted pair — внешней защиты нет, но пары имеют оплётку |
| SF/UTP или SFTP | Screened Foiled Unshielded twisted pair — первый слой экранирования из сетки, и второй из фольги. |
Характеристики, разновидности, отличие
Если грубо, то есть два вида:
- Внутренние ВП – внешняя оплётка сделана из поливинилхлорида, который является дешёвым изоляционным материалом. Есть правда и более дорогие материалы – олипропилен, полиэтилен. Толщина обмотки не превышает 0,3 мм.
- Уличные ВП – такие провода имеют более толстую оплётку, чтобы защитить жилы от влаги, пыли, высокой и низкой температуры. Дополнительно может стоять экран сеточной и фальгированной основы. Встроенный пластиковый или металличесий трос не даёт ломаться проводам при протяжке. Толщина оплетки в 2-3 раза толще чем у внутреннего кабеля.
Внутри почти у всех моделей есть капроновая нить, которая защищает провод при прокладке от натяжения и разрыва. Но на внутренних кабелях нитка есть не везде. На уличных и более дорогих офисных LAN проводах имеется экранированный слой. Он защищает как от воздействия электромагнитных волн со стороны, так и не даёт никаких волн в окружающую среду. Это нужно при прокладке большого количество кабелей.
По внешним признакам различают:
- Серый – простой для офисного и домашнего использования.
- Черный – более толстый для улицы.
- Оранжевый – имеет маркировку LSZH и сделан из негорючего материала. Прокладка идёт в пожароопасной зоне. В скобках идёт категория пожарной безопасности в помещении, где прокладывается кабель: нг(A)-HF – повышенная взрывопожароопасность;
- нг(B)-HF – умеренная взрывопожароопасность;
- нг(C)-HF – пожароопасная;
- нг(D)-HF – пониженная пожароопасность.
По форме:
- Круглый или овальный – самый популярный.
- Плоский – для прокладки в стенах под плоской основой.
Количество жил:
- Одна жила – по-другому называют монолитной. Внутри есть медная проволочная линия с толщиной от 0,2 до 0,6 мм. Такой шнур очень ломкий и прокладывается обычно в местах с малым изгибом.
- Много жил – многожильные провода имеют скрученные тонкие проволоки внутри. Поэтому такие кабели более устойчивы к магнитному воздействию. Также по дальности затухания сигнала они имеют диапазон от 85 до 95 метров. Угол сгибания выше.
Многожильные провода чаще используют для соединения цифрового и коммутационного оборудования: серверов, ПК, принтеров, коммутаторов, роутеров, камер видео наблюдения и т.д.
Экранирование – это уменьшение воздействия на кабель электромагнитного воздействия, что уменьшает потери информационных пакетов и увеличивает дальность передачи без повторителя.
Давайте разберёмся с этим поподробнее. Вот представим себе, что у нас протянута витая пара от компьютера к маршрутизатору, который выстраивает управляемую локальную сеть. Устройства сети постоянно взаимодействуют и передают информацию: сообщения, картинки, видео, документы и т.д. Каждый провод при отправке пакета вызывает небольшое электромагнитное излучение.
А теперь сюда добавим:
- Сотовые телефоны у сотрудников или жильцов одной квартиры.
- Wi-Fi излучение от точки доступа.
- Телевизионная антенна.
- Радиочастотное воздействие.
- Микроволновая печь.
Да, при малом помещении такие воздействия не будут иметь серьёзных последствий. Но если проводов будет много, а передавать информацию надо будет на большое расстояние, то пакеты будут теряться. В результате упадет скорость, так как пакет надо будет отправлять повторно. Поэтому витую пару ещё разделяют по виду внутреннего экранирования.
Расчет сечения кабеля по мощности и длине
От длины кабеля зависит такая величина, как потеря напряжения. Одна из потенциальных неприятных ситуаций: на конце выбранного провода напряжение уменьшилось до минимума, чего недостаточно для обеспечения функциональности оборудования. В бытовых электрических сетях потери будут невелики, поэтому ими можно пренебречь. Достаточно использовать кабель с запасом 100-150 мм, что необходимо для упрощения коммутации. Если края провода подключаются к электрощитку, то запас должен быть выше, поскольку требуется монтаж автоматов.
Размещая кабель на более протяженных участках, нужно учитывать падение напряжения, которое рассчитывается по формуле, указанной выше. Любой проводник имеет определенное электрическое сопротивление, которое зависит от ряда характеристик:
- Длина провода, м. Чем больше длина, тем выше потери.
- Площадь поперечного сечения, кв. мм. Чем выше параметр, тем ниже падение напряжения.
- Удельное сопротивление материала (ищите в справочниках).
Максимальная длина кабеля для различных токовых нагрузок
Для расчета падения напряжения в обычных случаях достаточно перемножить сопротивление и допустимый ток. Фактическая величина может быть больше, но не более чем на 5%. Если она не вписывается в заданные рамки, придется использовать кабель с большим сечением.
Для расчета сечения кабеля по мощности и длине нужно действовать следующим образом:
- Рассчитайте ток по формуле I=P/(U*cosф), где P — мощность, U — напряжение, cosф — коэффициент. В бытовых электросетях данный коэффициент равняется 1, поэтому формула упрощается до I=P/U. В промышленности cosф представляет собой соотношение активной и полной мощностей (активная и реактивная).
- В таблице ПУЭ найдите подходящий кабель по сечению в зависимости от тока.
- Подсчитайте сопротивление проводника, используя формулу: R=ρ*l/S, где ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлены жилы, l — длина кабеля, S — площадь поперечного сечения. Помните, что электрический ток движется в обе стороны, поэтому суммарное сопротивление равняется удвоенному значению, полученному из формулы выше.
- Для падения напряжения воспользуйтесь формулой ΔU=I*R
- Чтобы получить падение напряжения в процентах, разделите ΔU/U.
Таким образом, если итоговое значение не превышает 5%, можете оставить кабель с выбранным сечением. В противном случае его придется заменить на проводник с увеличенным сечением.
Длительно допустимые токи
Данная величина отличается в зависимости от выбранного кабеля и используемых токоведущих жил. Любой провод имеет определенную длительную температуру Tд, которая указывается в его паспорте. При такой температуре допустима продолжительная эксплуатация жил проводника, исключаются любые повреждения.
Для расчета длительно допустимого тока воспользуйтесь формулой:
Iд = √((Тд*S*Кт)/R),
где:
- Ктп — коэффициент теплопередачи;
- R — сопротивление;
- S — сечение жилы.
На практике можно воспользоваться таблицами ПУЭ.
Длительно допустимые токи для медных проводов и кабелей
Кабели постоянного тока для подземной передачи электроэнергии на длинные расстояния
Компания ABB в конце 1990-х годов предложила систему кабелей из сшитого полиэтилена для подземной передачи постоянного тока высокого напряжения. В отличие от переменного тока, при использовании постоянного тока для передачи электроэнергии по СПЭ-кабелю, ограничение на длину кабеля отсутствует. Первая коммерческая линия подземной передачи электроэнергии с использованием СПЭ-кабелей высокого напряжения и постоянного тока, была введена в эксплуатацию в 1999 года. Это была линия 160 кВ (±80 кВ) мощностью 50 МВт. Линия, имевшая длину около 43 миль, соединяла крупную ветряную электростанцию на южной стороне острова Готланд в Балтийском море с основным населенным центром острова, расположенном на северной его стороне. С 1990-х годов кабели из сшитого полиэтилена стали коммерчески использоваться для линий все более высокой пропускной способности. См. рисунок 4.
Рисунок 4. Этапы развития классов подземных кабелей высокого напряжения
Постепенное развитие технологии высоковольтных подземных кабелей постоянного тока напоминает применение СПЭ-кабелей с начала 1970-х годов для все более высоких напряжений переменного тока. Оно также демонстрирует консерватизм электрических компаний, выражающийся в предпочтении проверенных технологий.
Например, подземные высоковольтные СПЭ-кабели кабели постоянного тока на 300 кВ (±150 кВ) были введены в эксплуатацию в 2002 году. С 2007 года такие кабели доступны уже для напряжения 640 кВ (±320 кВ), и мощности 1100 МВт. Несомненно, развитие будет продолжаться, и в ближайшие два-четыре года появятся высоковольтные СПЭ-кабели постоянного тока мощностью выше 1100 МВт.
Кабели для подземной передачи постоянного тока высокого напряжения используют заранее запрессованные соединители и концевую заделку, похожие на те, что применяются многие годы для кабелей из сшитого полиэтилена при использовании переменного тока. Однако в отличие от соединителей переменного тока, в случае постоянного тока высокого напряжения не требуется экранирования, и специального соединения оболочек кабелей. Поэтому соединения для постоянного тока проще, и быстрее монтируются. Кроме того, подземные линии постоянного тока высокого напряжения требуют наличия только двух кабелей, в то время как подземные линии переменного тока сверхвысокого напряжения требуют трех кабелей и непрерывного кабеля заземления для соединения оболочек в местах сращивания кабеля.
Подземная линия передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения до 640 кВ, и мощностью 1100 МВт, сегодня реализуется при помощи двух кабелей из сшитого полиэтилена, каждый из которых имеет класс напряжения до 320 кВ.
(Для сравнения, в трехфазной линии переменного тока класса 345 кВ, кабель каждой фазы имеет класс напряжения 345 кВ / V3, равный примерно 199 кВ.) Наконец, подземная линия передачи электроэнергии с мощностью до 1100 МВт может быть проведена непосредственно в траншее шириной около метра и глубиной полтора-два метра. Эта траншея может находиться внутри периметра зоны отчуждения существующей воздушной линии передачи электроэнергии, или проходить вдоль шоссе или железной дороги. Как и в случае кабелей из сшитого полиэтилена для переменного тока, подземные кабели постоянного тока высокого напряжения могут прокладываться и в традиционной кабельной канализации, которая находится под общественными дорогами.
-
Назад
-
Вперед
Источник: