Вибір перерізу кабелю за потужністю або струмом навантаження споживачів

Для передачі електричної енергії споживачам використовуються кабельні лінії. Залежно від потужності підключених до них споживачів вони різняться перетином. До того ж, до ізоляції кабельних ліній, що прокладаються в різних середовищах (на відкритому повітрі, у землі, у воді) або приміщеннях різного ступеня пожежної небезпеки, пред'являються різні вимоги. Вона має руйнуватися під впливом зовнішніх чинників, що особливо актуально на хімічних підприємствах. Для побутових електропроводок необхідно вибрати кабелі з ізоляцією, що не підтримує горіння.

Перше, що слід звернути увагу, здійснюючи вибір кабелю для електропроводки – матеріал жил. У житлових, адміністративних та громадських будинках застосування кабелів з алюмінієвими жилами заборонено ПУЕ (п.7.1.34). Але в розподільчих мережах, якщо перетин кабелю дорівнюватиме 16 мм 2 і більше, алюмінієві жили застосовувати можна. До того ж такі кабелі обійдуться дешевше, ніж мідні. Хоча за однакової потужності перетин алюмінієвих кабелів більше, ніж мідних.

Другий момент – вибір кількості жил у кабелі. Згідно з ПУЕ, всі новостворені електропроводки повинні містити в собі розділені нульові провідники: робочий та захисний. Тобто, в однофазній мережі застосовуються кабелі щонайменше з трьома жилами (фазний провідник, нульовий робочий та нульовий захисний), а в трифазних мережах – з п'ятьма (три фази, нульовий робочий, нульовий захисний). Більше трьох жил в однофазній мережі може використовуватися для підключення світильників із розділеними на групи лампами для їхнього роздільного включення.

І, нарешті, третій етап – вибір перетину кабелю.

Визначення потужності навантаження та вибір перерізу кабелю

Для одиночного електроприймача потужність навантаженнявизначається легко. Її можна знайти на табличці з номінальними даними на корпусі або паспортних даних на пристрій. Там же іноді даються рекомендації щодо вибору захисних пристроїв: автоматичних вимикачів, ПЗВ. Для деяких електроприймачів потрібна персональна кабельна лінія:

пральні машини;
електроплити;
бойлери;
кондиціонери.

Підключення до кабелю живлення додаткового навантаження не припустимо, а лінія живлення захищається персональним автоматичним вимикачем. Вибір перерізу у разі може полегшитися тим, що виробники вказують його величину в паспорті.

Потужність групи споживачів, підключених однієї кабельної лінії, визначається складанням потужностей окремих апаратів. Для цього буде потрібно калькулятор. Але тут слід враховувати те, що не всі вони можуть бути включені до мережі одночасно. Тому, використовуючи калькулятор для визначення потужності всіх побутових електроприладів у квартирі, потрібно керуватися здоровим глуздом: навряд чи ви одночасно увімкнете в мережу кондиціонер та обігрівач.

До того ж існує обмеження, що накладається на споживача номінальним струмом вступного комутаційного апарату. При підключенні до розподільної мережі цей параметр визначається для кожного абонента і не дозволяє йому споживати потужність вище встановленого значення. Тому немає сенсу використовувати калькулятор для розрахунку кабелю, що живить приватний будинок. Вибір його перерізу визначається номінальним струмом живильного автомата.

Вимикач захищає кабельну лінію від перевантаження по потужності, тому вона повинна без шкоди для себе пропускати струм, трохи більший за той, при якому починає спрацьовувати тепловий захист. Інакше може виникнути ситуація, коли кабель працює замежами своїх можливостей, а захист не спрацьовує.

Підсумок буде сумним: жили кабелю нагріються до температури, достатньої для розплавлення їхньої ізоляції. Провідники замкнуться між собою, станеться коротке замикання. Якщо захист відпрацює, ви отримаєте пошкоджений кабель, який потребує заміни. Якщо ні – пожежа. Тому вибір перерізу кабелів проводиться одночасно з вибором номінальних струмів захисних пристроїв.

Для вибору перерізу кабелю за розрахованим сумарним струмом навантаження допоможе таблиця.

З неї потрібно вибрати рядок, в якій знаходиться потужність (струм), більша за розраховану, а в лівій колонці навпроти її визначити необхідний переріз. Ця таблиця повністю відповідає вимогам ПУЕ для кабелів прихованого проведення з ізоляцією з гуми або ПВХ.

Перетин кабелю та струми короткого замикання

Навіть дуже товстий кабель має електричний опір. На цьому опорі при проходженні струму навантаження виділяється потужність, яка називається потужністю втрат. Для коротких ліній з невеликими струмами це не помітно, але при великій довжині та потужності навантаження ця величина стає відчутною. І це – незважаючи на те, що для вибору перетину кабельної лінії за потужністю споживачів використано таблицю, а для розрахунків – науковий калькулятор.

Як і на звичайному резистори, при проходженні струму між кінцями кабелю виникає різниця потенціалів. Тобто напруга в кінці лінії завжди менша, ніж на початку. Чим більший струм і менший переріз, тим різниця стає відчутнішою. Особливо ці помітно в момент включення потужних споживачів або запуску електродвигунів: змінюється яскравість світіння ламп. Якщо такі коливання напруги будуть надто великі, виникнуть збої в роботі електронної апаратури, блоки живлення якої хоч імають пристрої стабілізації, але все є межа.

Щоб розрахувати падіння напруги в кабельній лінії і заздалегідь підкоригувати вибір її перерізу, використовуються дані про опори жил, що заявляються виробниками. Використовуючи калькулятор та формулу закону Ома, розраховують напругу в кінці лінії при максимальному навантаженні.

Але це ще половина лиха. Власний опір кабельної лінії як знижує напруга в споживача, а й обмежує величину струму короткого замикання. Яким чином? Якщо коротке замикання відбувається в щитку у власника приватного будинку, то величина струму складається з потужності трансформатора на підстанції, до якої він підключений, і опору всіх кабельних ліній на ділянці підстанція - точка КЗ. Чим далі від підстанції знаходиться КЗ, тим більший опір долає струм і менше його величина. При довжині ліній понад кілометр струм може зменшитися настільки, що цього значення не вистачить для спрацьовування електромагнітного розчіплювача автоматичного вимикача, покликаного захищати електричну мережу від замикань. Захист все одно спрацює, але тільки тепловий, з витримкою за часом. Але кабельна лінія за цей час отримає перегрів, ізоляція оплавиться. Після кількох таких процесів кабель вийде з ладу.

Від вступного щитка йдуть кабелі до розеток та вимикачів. Вони більш тонкі та додатково знижують струм короткого замикання у споживачів, де ймовірність КЗ найбільш висока. Тут можуть виникнути ситуації, коли відключення взагалі не відбудеться.

Для попередження цих неприємностей після монтажу електропроводки у споживача вимірюють опір петлі фаза-нуль на віддаленій розетці. Потім розраховують струм КЗ і порівнюють його зі уставкою електромагнітногорозчіплювача автоматичного вимикача лінії, що відходить. Якщо струм не укладається в норму, то:

вибрати автомати з характеристикою «В» для захисту ліній, що відходять (з меншою уставкою миттєвого розчіплювача);
вибрати більший переріз кабелю живильної лінії.

Хоча прорахувати цю ситуацію калькулятор не допоможе (потрібно занадто багато даних), але передбачити її іноді можливо. Якщо ваш будинок знаходиться далеко від підстанції, а у сусідів при підключенні потужних споживачів скаче напруга, при заміні кабелю живлення збільште його перетин.