Cách tính kích thước cáp: Hướng dẫn từng bước cho các dự án thực tế, an toàn

Chọn đúng kích thước dây dẫn là một trong những quyết định quyết định một cách lặng lẽ liệu hệ thống lắp đặt có vận hành thoải mái trong ba mươi năm hay quá nóng trong mùa hè nóng nực đầu tiên hay không. Cáp có kích thước nhỏ sẽ gây lãng phí năng lượng, rút ​​ngắn tuổi thọ cách điện và gây ra nguy cơ hỏa hoạn nghiêm trọng; một sợi cáp có kích thước quá lớn sẽ buộc tiền bằng đồng nên mạch điện không bao giờ cần thiết. Học cách tính kích thước cáp thực sự là việc cân bằng bốn bước kiểm tra khác nhau với nhau.

Hướng dẫn này tuân theo trình tự tương tự mà các kỹ sư của chúng tôi sử dụng khi khách hàng gửi lịch tải: tìm dòng điện thiết kế, sửa nó cho phù hợp với cách lắp đặt cáp thực sự, xác nhận độ sụt điện áp trong toàn bộ chiều dài chạy và xác minh rằng dây dẫn vẫn tồn tại sau đoản mạch.

Kích thước cáp chính xác thực sự có ý nghĩa gì

Một dây dẫn có kích thước chính xác chỉ khi cả bốn điều kiện dưới đây được thỏa mãn cùng một lúc. Nếu một trong số chúng không thành công, hãy chuyển sang mặt cắt tiêu chuẩn tiếp theo và lặp lại phép tính. Bỏ qua việc kiểm tra là lý do phổ biến nhất khiến cáp có kích thước hoàn hảo trên giấy và sau đó bị hỏng tại chỗ.

Bước 1: Thiết lập dòng điện thiết kế

Mọi thứ bắt đầu với dòng điện liên tục mà cáp phải mang, thường được viết là Ib. Đối với tải ba pha, mối quan hệ là:

Ib = P / (1,732 × U × PF)

Đối với mạch một pha hoặc DC, chỉ cần bỏ 1.732:

Ib = P / (U × PF)

Lấy một động cơ ba pha 55 kW sử dụng nguồn điện 400 V có hệ số công suất là 0,86. Khi đó Ib = 55.000 / (1,732 × 400 × 0,86), xấp xỉ 92 A. Hãy sử dụng hệ số công suất thực thay vì giả sử bằng 1, vì hiệu giữa 0,86 và 1,0 là khoảng 16% dòng điện và thường chính xác là biên độ quyết định việc kiểm tra độ sụt áp. Nếu tải là động cơ, hãy xem xét cả dòng điện khởi động vì thiết bị bảo vệ phải chạy qua bộ khởi động mà không bị vấp.

Dòng điện thiết kế không phải là dòng định mức của máy cắt

Khi đã biết Ib, hãy chọn thiết bị bảo vệ có xếp hạng ít nhất là Ib, sau đó xác nhận rằng dung lượng cáp bị suy giảm ít nhất là xếp hạng của thiết bị. Làm việc theo thứ tự đó giữ cho dây dẫn vừa được bảo vệ vừa thoải mái về nhiệt.

Bước 2: Áp dụng hệ số suy giảm cho điều kiện thực

Xếp hạng dòng điện trong danh mục giả định một tập hợp các điều kiện tham chiếu, thường là một mạch trong không khí tự do ở 30 °C hoặc một mạch chôn trong đất ở 20 °C. Việc lắp đặt thực tế hiếm khi khớp với những giả định đó, vì vậy mọi sai lệch đều được xử lý bằng hệ số hiệu chỉnh và hệ số sẽ nhân lên:

Iz = Nó × k1 × k2 × k3 ...

trong đó Đó là xếp hạng được lập bảng và Iz là công suất thực tế sẵn có. Một nhóm gồm ba mạch mang tải trong một ống dẫn vào một ngày nhiệt độ 40°C có thể mất một phần ba định mức danh định trước khi xem xét đến sụt áp.

Ví dụ: hệ số 0,87 đối với môi trường xung quanh 40 °C nhân với 0,75 đối với nhóm sẽ cho kết quả 0,65, do đó, cáp được lập bảng ở 130 A chỉ phù hợp với khoảng 85 A trong cách sắp xếp đó. Không bao giờ cộng các hệ số hiệu chỉnh lại với nhau; luôn nhân chúng lên.

Bước 3: Kiểm tra sụt áp trong quá trình chạy

Sụt điện áp là quá trình kiểm tra thường buộc dây dẫn lớn hơn trên các bộ cấp nguồn dài và không thể đánh giá nó chỉ dựa trên bảng dòng điện. Đối với phần điện trở của mạch:

Vd = k × I × L × R / 1000

trong đó k là 2 đối với mạch một pha và mạch DC và 1,732 đối với mạch ba pha, I là dòng điện tải tính bằng ampe, L là chiều dài tuyến đường một chiều tính bằng mét và R là điện trở của dây dẫn tính bằng ohm trên km. Sau đó, tỷ lệ phần trăm giảm được lấy Vd chia cho điện áp danh định, nhân với 100. Hầu hết các hệ thống lắp đặt điện áp thấp đều hoạt động ở mức 3% ở mạch cuối và 5% tổng thể.

Trong ví dụ của chúng tôi, chạy 80 m ở dòng điện 92 A trên dây dẫn đồng 50 mm² có điện trở khoảng 0,387 ohm trên mỗi km sẽ cho Vd = 1,732 × 92 × 80 × 0,387 / 1000, tức là khoảng 4,9 V, hay 1,2 phần trăm của 400 V. Điều đó có thể chấp nhận được. Trên đường chạy 300 m, phép tính tương tự sẽ không thành công và đẩy mặt cắt ngang lên vài bậc, đó chính xác là lý do tại sao chiều dài tuyến đường lại nằm trong tính toán ngay từ đầu.

Bước 4: Xác minh khả năng chịu ngắn mạch

Cáp cũng phải tồn tại trong thời gian có dòng điện sự cố miễn là thiết bị bảo vệ cần phải xóa nó. Phương trình đoạn nhiệt xử lý điều này trong một dòng:

S = căn bậc hai của (I² × t) / k

Trong đó S là tiết diện nhỏ nhất tính bằng mm2, I là dòng điện sự cố dự kiến tính bằng ampe, t là thời gian ngắt kết nối tính bằng giây và k là hằng số đối với tổ hợp dây dẫn và cách điện. Giá trị điển hình là khoảng 143 đối với đồng có lớp cách điện XLPE, 115 đối với đồng có PVC và 94 đối với nhôm có XLPE.

Lỗi 6 kA được loại bỏ trong 0,1 giây trên cáp XLPE đồng yêu cầu căn bậc hai của (6000² × 0,1) chia cho 143, tức là khoảng 13 mm². Dây dẫn 50 mm² của chúng tôi rất thoải mái. Hãy lưu ý tầm quan trọng của nó: cùng một lỗi được loại bỏ trong một giây sẽ cần khoảng 42 mm², đó là lý do tại sao các cài đặt bảo vệ và kích thước cáp lại có cùng quan điểm.

Đặt tất cả lại với nhau

Đây là trình tự hoàn chỉnh dành cho động cơ 55 kW chạy 80 m, với các số liệu được làm tròn để rõ ràng.

1. Dòng điện thiết kế: 92 A ở 400 V với hệ số công suất là 0,86. Thiết bị bảo vệ định mức 100 A.
2. Điều kiện lắp đặt: cáp đồng XLPE trên khay có hai mạch được tải khác, nhiệt độ xung quanh 40 ° C. Hệ số suy giảm tổng hợp 0,65.
3. Thử nghiệm đầu tiên ở 35 mm2: công suất được lập bảng khoảng 130 A, giảm xuống khoảng 85 A. Không thành công vì 85 A thấp hơn định mức 100 A của thiết bị.
4. Thử nghiệm lần thứ hai ở 50 mm²: công suất giảm khoảng 100 A. Đáp ứng định mức của thiết bị.
5. Điện áp rơi ở 50 mm² trên 80 m: 4,9 V, hoặc 1,2 phần trăm. Vượt qua.
6. Yêu cầu ngắn mạch: tối thiểu 13 mm2 đối với lỗi 6 kA được loại bỏ trong 0,1 giây. Vượt qua.
7. Kết quả: Cáp đồng cách điện XLPE 0,6/1 kV, bốn lõi, diện tích 50 mm², có bộ bảo vệ để khắc phục lỗi trong vòng 0,1 giây.

Từ tính toán đến cáp bạn thực sự đặt hàng

Mặt cắt ngang chỉ là một phần của thông số kỹ thuật. Loại cách điện thay đổi lượng dòng điện mà dây dẫn có thể mang, vì cáp cách điện XLPE hoạt động ở nhiệt độ dây dẫn cao hơn so với PVC tương đương và do đó cần tiết diện nhỏ hơn cho cùng một tải. Chúng tôi so sánh hai công trình chi tiết hơn trong bài viết này về Hiệu suất cáp điện cách điện XLPE và PVC . Vật liệu dẫn điện cũng quan trọng: dây dẫn bằng nhôm và hợp kim nhôm nhẹ hơn và tiết kiệm hơn nhưng cần tiết diện lớn hơn cho cùng một dòng điện.

Cáp điện cách điện XLPE điện áp định mức 0,6/1kV Cáp nguồn cách điện polyetylen liên kết ngang điện áp định mức 0,6/1kV áp dụng các phương pháp hóa học hoặc vật lý để biến đổi các phân tử polyetylen từ cấu trúc tuyến tính... Xem sản phẩm →

Đối với phần lớn công trình phân phối điện áp thấp, cáp nguồn cách điện XLPE 0,6/1 kV bằng đồng hoặc nhôm bao phủ phạm vi và cách tính ở trên được áp dụng trực tiếp. Ở điện áp trung thế, phương pháp này không thay đổi nhưng bảng giảm công suất, mức sự cố và yêu cầu về độ dày cách điện là khác nhau, do đó, các lộ từ 3,6/6 kV đến 26/35 kV thường có kích thước dựa trên dữ liệu mạng của chính công ty điện lực.

Điện áp định mức 3,6/6kV–26/35kV Cáp cách điện XLPE Cáp nguồn cách điện polyetylen liên kết ngang điện áp định mức 3,6/6kV–26/35kV áp dụng quy trình liên kết ngang tiên tiến. Thông qua các phương pháp hóa học hoặc vật lý, polye... Xem sản phẩm →

Định cỡ cho năng lượng mặt trời, VFD và các tải đặc biệt khác

Một số mạch cần một phiên bản sửa đổi của cùng một quy trình. Các dây DC năng lượng mặt trời mang dòng điện liên tục ở nhiệt độ môi trường cao trên mái nhà, do đó, hệ số suy giảm được áp dụng cho cáp vốn đã ấm và độ sụt điện áp thường được giữ ở mức 1 hoặc 2% vì hiệu suất biến tần bị ảnh hưởng ở cả hai đầu của cửa sổ đầu vào. Các mạch điều khiển tần số thay đổi bổ sung thêm sóng hài và điện áp xung, vì vậy cả cáp được sàng lọc và việc kiểm tra điện áp định mức với đất đều trở thành một phần của bài tập định cỡ.

Cáp quang điện (Cáp PV) Tổng quan về sản phẩm Cáp quang điện là thành phần quan trọng được sử dụng để truyền tải phía DC trong các hệ thống phát điện mặt trời. Được thiết kế đặc biệt cho giàn khoan... Xem sản phẩm →

Cáp chống cháy, chống mối mọt và cáp vận chuyển đường sắt tuân theo cùng một số học, nhưng tiêu chuẩn hiện hành bổ sung thêm các ràng buộc như tính toàn vẹn của mạch điện khi bị cháy mà không phép tính nào có thể thay thế được.

Những sai lầm về kích thước phổ biến mà chúng tôi thấy trong hồ sơ mời thầu

• Áp dụng một hệ số suy giảm và bỏ qua phần còn lại, khi nhóm lại, nhiệt độ môi trường và điều kiện đất đều tác động cùng một lúc.
• Sử dụng giá trị điện trở 20°C cho dây dẫn sẽ hoạt động ở 70°C hoặc 90°C.
• Định cỡ theo cầu dao đã được chỉ định thay vì theo tải thực tế.
• Bỏ qua điểm trung tính trên các mạch có tải giàu sóng hài như thiết bị CNTT văn phòng hoặc đèn LED.
• Giả sử cáp lớn hơn khắc phục được sự cố sụt điện áp khi vấn đề thực sự là độ dài tuyến đường hoặc hệ số công suất kém.
• Quên mặt cắt tối thiểu cần thiết cho độ bền cơ học và tính liên tục của dây dẫn bảo vệ.

Chạy các con số với một nhà sản xuất thực hiện việc này hàng ngày

Wuxi Guanhuan Cable đã sản xuất dây và cáp ở Guanlin, Yixing, khu vực được mệnh danh là thị trấn cáp của Trung Quốc, kể từ năm 1998. Phạm vi sản phẩm của chúng tôi bao gồm cáp điện hạ thế và trung thế, dây dẫn trên cao, cáp thiết bị điện và cáp đặc biệt cho các ứng dụng quang điện, vận chuyển đường sắt và chống cháy, với hơn 100 dòng và 30.000 thông số kỹ thuật được sản xuất trên hơn 70 dây chuyền sản xuất và thử nghiệm. Chi tiết về các phê duyệt của chúng tôi, bao gồm chứng nhận TUV Rheinland và chứng chỉ hệ thống ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 và ISO 50001, được liệt kê trên trang web của chúng tôi. trang chứng nhận sản phẩm .

Hãy gửi cho chúng tôi lịch trình tải, độ dài tuyến đường, phương pháp lắp đặt và điều kiện môi trường xung quanh, sau đó các kỹ sư của chúng tôi sẽ thực hiện bốn bước kiểm tra tương tự được mô tả ở trên và quay lại với mặt cắt, loại cách điện và cấu trúc cáp sẽ vượt qua kiểm tra lần đầu tiên.