Предельный ток кабеля. Технические характеристики кабеля аввг

Благодаря своей невысокой цене и в то же время хорошему качеству, данный электрический проводник пользуется популярностью при электромонтажных работах не только на производстве, но и в быту. Далее мы рассмотрим все наиболее важные технические характеристики кабеля АВВГ, а также предоставим к Вашему вниманию некоторые рекомендации по его электромонтажу.

Как расшифровать аббревиатуру?

Первым делом расскажем Вам, как расшифровывается маркировка кабеля АВВГ. Итак, расшифровка согласно стандартам ГОСТ выглядит следующим образом:

• А – жилы алюминиевые;
• В – изоляция токоведущих жил представлена поливинилхлоридной оболочкой;
• В – внешняя оболочка также из ПВХ пластика;
• Г – дополнительная защита электрокабеля отсутствует (голый).

Помимо этих четырех букв в маркировке может присутствовать приставка «Т» либо «П», через тире. «Т» означает, что проводник изготовлен в тропическом исполнении (не боится плесени). Буква «П» дает понять, что электрокабель плоский.

После букв, согласно стандартной маркировке проводников, идут цифры. Цифровое обозначение может выглядеть следующим образом: АВВГ-660 3*25. Первая цифра (660) – это рабочее напряжение, которое может быть указано либо в Вольтах, либо в кВ (0,66). После напряжения указывают количество жил и их поперечное сечение. Также в скобках Вы можете заметить приставку «(ож)», которая говорит о том, что токоведущие жилы однопроволочные.

Вот так выглядит расшифровка кабеля АВВГ. Как Вы видите, все довольно просто и понятно!

Особенности конструкции

Теперь вкратце поговорим об устройстве электрокабеля. Как мы уже сказали, токоведущие жилы проводника алюминиевые (это хорошо видно на фото). Количество жилок может быть от 1 до 6, причем они могут быть, как однопроволочные, так и многопроволочные.

Что касается изоляции, она соответствует всем стандартам ГОСТ – ноль синий, заземление желто-зеленого цвета. Для того, чтобы внешняя оболочка без проблем отделялась от внутренней изоляции, между ними может быть проложена лавсановая лента. Поперечное сечение жил может отличаться, если только кабель АВВГ не двухжильный. Чаще всего меньшего сечения только одна жилка (заземление либо ноль, как на картинке ниже). В шестижильном электрическом проводнике 2 жилы меньшего размера – и ноль и «земля».

Видео обзор технических характеристик электрокабеля:

Рассматриваем все важнейшие параметры электрокабеля

Основные параметры

Итак, мы подошли к самой важной части статьи – описанию технических характеристик и условий эксплуатации кабеля АВВГ. Среди основных параметров, которые Вам могут понадобиться для электромонтажных работ, выделяют:

1. Номинальное напряжение 660 и 1000 В;
2. Частота переменного тока 50 Гц;
3. Поперечное сечение жил от 2,5 до 240 мм 2 ;
4. Рабочая температура от -50 до +50 о С;
5. Максимально допустимый нагрев токоведущих жил не должен превышать отметку + 70°С;
6. Электромонтаж допускается при температурах от –15°С до + 50°С (основное условие прокладки);
7. Срок службы 30 лет;
8. Гарантийный срок эксплуатации 5 лет;
9. Минимальный радиус изгиба 7,5 наружных диаметров электрокабеля;

Что касается допустимой токовой нагрузки, толщины изоляции, массы и активного сопротивления кабеля АВВГ, эти значения мы наглядно предоставили в таблице:

Область применения

Ну и последний вопрос, который мы хотели бы рассмотреть – назначение кабеля АВВГ и условия его прокладки. Этот проводник может использовать в следующих электромонтажных работах:

• прокладка воздушной линии электропередач;
• прокладка сети по кабельным эстакадам, мостам и даже в блоках;
• электромонтаж в частично затопленных, сырых и сухих помещениях.
• монтаж проводки во взрывоопасных и пожароопасных помещениях.

Что касается прокладки кабеля АВВГ в земле, тут нужно учитывать, что это тип электрокаебля не бронированный, поэтому при механических повреждениях он быстро выйдет из строя. Рекомендуется использовать электрокабель для подземной прокладки только в том случае, если на участке отсутствуют значительные механические нагрузки, а коррозийная активность почвы низкая.

Вот мы и представили все основные технические характеристики кабеля АВВГ, расшифровку его маркировки и что не менее важно – назначение. Также рекомендуем ознакомиться с , который не менее часто используются электриками!

Рассматриваем все важнейшие параметры АВВГ

Нравится(0 ) Не нравится(0 )

От чего зависит длительно допустимый ток кабеля? Для ответа на этот вопрос нам придется рассмотреть переходные тепловые процессы, происходящие в условиях когда про проводнику течет электрический ток. Нагрев и охлаждение проводника, его температура, связь с сопротивлением и сечением, - все это станет предметом данной статьи.

Переходный процесс

Для начала рассмотрим обычный цилиндрический проводник длиной L, диаметром d, площадью поперечного сечения F, сопротивлением R, объемом V, равным, очевидно, F*L, по которому течет ток I, удельная теплоемкость металла, из которого изготовлен проводник — C, масса проводника равна

где Ω — плотность металла проводника, S = пи*d*L - площадь боковой стенки, через которую происходит охлаждение, Тпр — текущая температура проводника, Т0 — температура окружающей среды, и, соответственно, T = Тпр — Т0 — изменение температуры. Ктп — коэффициент теплопередачи, численно характеризующий количество теплоты, передаваемое с единицы поверхности проводника за 1 секунду при разности температур в 1 градус.

На рисунке показаны графики изменения тока и температуры в проводнике с течением времени. С момента времени t1 до момента времени t3, по проводнику протекал ток I.

Здесь можно видеть, как после включения тока температура проводника постепенно повышается, и в момент времени t2 она перестает нарастать, стабилизируется. Но после отключения тока в момент времени t3, температура начинает постепенно спадать, и в момент времени t4 она снова становится равна исходному значению (T0).

Так, можно записать для процесса нагрева проводника уравнение теплового баланса, дифференциальное уравнение, где будет отражено, что тепло, выделившееся на проводнике, частично поглощается самим проводником, а частично — отдается окружающей среде. Вот это уравнение:

В левой части уравнения (1) — количество теплоты, выделившееся в проводнике за время dt, прохождения по нему тока I.

Первое слагаемое в правой части уравнения (2) — количество теплоты, поглощенное материалом проводника, от которого температура проводника увеличилась на dT градусов.

Второе слагаемое правой части уравнения (3) — количество теплоты, которое было передано от проводника окружающей среде за время dt, и оно связано с площадью поверхности проводника S и с разницей температур Т через коэффициент теплопроводности Ктп.

Сначала, при включении тока, все выделяющееся в проводнике тепло идет на нагрев непосредственно проводника, что и приводит к росту его температуры, и это связано с теплоемкостью С материала проводника.

С ростом температуры разность температур Т между самим проводником и окружающей средой соответственно увеличивается, и выделяющееся тепло частично идет уже и на повышение температуры окружающей среды.

Когда температура проводника достигает установившегося стабильного значения Туст, в этот момент все выделяющееся с поверхности проводника тепло передается окружающей среде, поэтому температура проводника больше не растет.

Решением дифференциального уравнения теплового баланса будет:

На практике сей переходный процесс длится не более трех постоянных времени (3*τ), и через это время температура достигает 0,95*Туст. Когда переходный процесс нагрева прекращается, уравнение теплового баланса упрощается, и установившуюся температуру можно легко выразить:

Длительно допустимый ток

Теперь можно подойти к тому, какого именно значения ток представляется длительно допустимым током для проводника или кабеля. Очевидно, для каждого проводника или кабеля есть определенная нормальная длительная температура, согласно его документации. Это такая температура, при которой кабель или провод может без вреда для себя и для окружающих находиться непрерывно и долго.

Из приведенного выше уравнения становится ясно, что такой температуре ставится в соответствие конкретное значение тока. Этот ток и называется длительно допустимым током кабеля . Это такой ток, который при прохождении по проводнику в течение длительного времени (более трех постоянных времени) нагревает его до допустимой, то есть нормальной температуры Тдд.

Здесь: Iдд — длительно допустимый ток проводника; Тдд — допустимая температура проводника.

Для решения практических задач удобнее всего длительно допустимый ток определять по специальным таблицам из ПУЭ.

Вид проводника	Длительно допустимая температура	Кратковременно допустимая температура
Голый проводник или шина	70 о С	Медь - 300 о С
Голый проводник или шина	70 о С	Алюминий - 200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 3 кВ	80 о С	200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 6 кВ	65 о С	200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 10 кВ	60 о С	200 о С
Кабель в бумажной изоляции до 35 кВ	50 о С	125 о С
Кабель в резиновой изоляции до 1 кВ	65 о С	150 о С
Кабель в ПВХ изоляции до 1 кВ	65 о С	150 о С
Кабель в изоляции из сшитого полиэтилена до 1 кВ	90 о С	250 о С

В случае короткого замыкания через проводник течет значительный ток короткого замыкания, который может существенно нагреть проводник, превысив его нормальную температуру. По этой причине для проводников характерно минимальное сечение исходя из условия кратковременного нагрева проводника током короткого замыкания:

Здесь: Iк — ток короткого замыкания в амперах; tп — приведенное время действия тока короткого замыкания в секундах; С — коэффициент, который зависит от материала и конструкции проводника, и от кратковременно допустимой температуры.

Связь с сечением

Теперь посмотрим, как зависит длительно допустимый ток от сечения проводника. Выразив площадь боковой стенки через диаметр проводника (формулы в начале статьи), приняв, что сопротивление связано с площадью сечения и удельным сопротивлением материала проводника, и подставив всем известную формулу для сопротивления в формулу для Iдд, приводимую выше, получим для длительно допустимого тока Iдд формулу:

Легко видеть, что связь длительно допустимого тока проводника Iдд с сечением F отнюдь не прямо пропорциональная, здесь площадь сечения возведена в степень ¾, а это значит, что длительно допустимый ток возрастает медленнее, чем сечение проводника. Остальные константы, такие как удельное сопротивление, коэффициент теплопередачи, допустимая температура — для каждого проводника индивидуальны по определению.

На самом деле, так и есть, зависимость не может быть прямой, ведь чем сечение проводника оказывается больше, тем более ухудшаются условия охлаждения внутренних слоев проводника, потому и допустимая температура достигается при меньшей плотности тока.

Ток и температура

Для расчета температуры проводника при известном токе и заданных внешних условиях, рассматривают установившийся режим, когда температура проводника достигла значения Туст, и больше не растет. Исходные данные — ток I, коэффициент теплопередачи Ктп, сопротивление R, площадь боковой стенки S, температура окружающей среды Т0:

Аналогичный расчет для длительно допустимого тока:

Здесь за Т0 принимают расчетную температуру окружающей среды, например +15°C для прокладки под водой и в земле, или +25°C для прокладки на открытом воздухе. Результаты таких расчетов приводятся в , и для воздуха принимают температуру в +25°C, поскольку это средняя температура наиболее жаркого месяца.

Разделив первое уравнение на второе, и выразив температуру проводника, можно получить формулу для нахождения температуры проводника при токе, отличном от длительно допустимого, и при заданной температуре окружающей среды, если длительно допустимый ток и длительно допустимая температура известны, и не нужно прибегать к использованию других констант:

Из данной формулы видно, что превышение температуры оказывается пропорционально квадрату тока, и если ток возрастет в 2 раза, то превышение температуры возрастет в 4 раза.

Если внешние условия отличаются от расчетных

В зависимости от реальных внешних условий, которые могут отличаться от расчетных в зависимости от способа прокладки, например несколько параллельно расположенных проводников (кабель) или прокладка в земле при другой температуре, требуется корректировка предельно допустимого тока.

Тогда вводят поправочный коэффициент Кт, на который домножают длительно допустимый ток при известных (табличных) условиях. Если внешняя температура ниже расчетной, то коэффициент больше единицы, если выше расчетной, то, соответственно, и Кт меньше единицы.

При прокладке нескольких параллельных проводников очень близко друг к другу, они станут друг друга дополнительно подогревать, но только при условии неподвижной внешней среды вокруг. Реальные условия зачастую располагают к тому, что окружающая среда подвижна (воздух, вода), и конвекция приводит к охлаждению проводников.

Если же среда почти неподвижна, например при прокладке в трубе под землей или в коробе, то взаимный подогрев вызовет снижение длительно допустимого тока, и тут нужно снова ввести поправочный коэффициент Кn, который приводится в документации к кабелям и проводам.

Страница 3 из 14

Требованием Правил технической эксплуатации предусматривается, чтобы для каждой кабельной линии при вводе ее в эксплуатацию были установлены наибольшие допустимые токовые нагрузки. Это требование ПТЭ обусловлено тем, что длительная перегрузка кабельной линии может вызвать перегрев изоляции выше допустимого предела, ее преждевременное старение, а затем и повреждение в результате тепловой неустойчивости кабеля. Поэтому токовые нагрузки на кабельные линии устанавливаются такими, чтобы нагрев токопроводящих жил не превышал определенных значении, а следовательно возможность перегрева изоляции была бы исключена.
Действующими ГОСТ для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией и с пластмассовой изоляцией установлены следующие максимально допустимые значения температур для токопроводящих жил:

В режиме короткого замыкания Правилами устройства электроустановок допускается кратковременное повышение температуры токопроводящих жил для кабелей с бумажной изоляцией напряжением до 10 кв с медными и алюминиевыми жилами до 200° С, на напряжение 20-35 кВ - до 125° С, кабелей с поливинилхлоридной изоляцией до 150° С, а с полиэтиленовой - до 120° С. В процессе эксплуатации силового кабеля в нем выделяется значительное количество тепла. Источником его является тепло, выделяющееся в токопроводящих жилах при прохождении электрического тока нагрузки, а также для кабелей высокого напряжения и одножильных за счет потерь в изоляции, металлических оболочках и броне.
Мощность Р, переходящая в тепло Q, которое выделяется в токопроводящих жилах трехфазного кабеля, составляет:
где I - величина тока нагрузки кабеля, a; R - сопротивление жил, ом; п - количество жил (в данном случае 3).
Таким образом, нагрев кабеля пропорционален квадрату силы тока, протекающему по его токопроводящим жилам, и чем выше токовая нагрузка кабеля, тем выше поднимается температура токопроводящих жил.
Процесс повышения температуры жил и нагревания кабеля не будет беспредельным, так как сопровождается рассеиванием тепла в окружающее пространство. С повышением температуры кабеля одновременно повышается разность температур между кабелем и средой, где он проложен. Чем выше эта разность, тем интенсивнее будет происходить отдача тепла в окружающую среду. В какой-то момент разность температур достигнет такой величины, при которой все выделяемое тепло будет переходить в окружающую среду и температура токопроводящих жил больше повышаться не будет.

* Без учета температурного коэффициента удельного электрического сопротивления.
Такое состояние называется установившимся режимом работы кабельной линии. При этом
Приведенное выражение называется тепловым законом Ома, где разность температур жилы и среды (tm - *ср) в нем соответствуют разности потенциалов, величина s соответствует сопротивлению тепловому потоку или тепловому сопротивлению и тепловых омах по аналогии с сопротивлением R цепи электрического тока, a Q - величина теплового потока - величине электрического тока I.
Величина суммарного теплового сопротивления s кабеля и окружающей среды слагается из теплового сопротивления: изоляции кабеля - sb защитных покровов - s2, поверхности кабеля - ss, а также окружающей почвы -
В случае прокладки кабеля в блочной канализации величина суммарного теплового сопротивления должна учитывать дополнительно s5 - сопротивление массива блока и se - сопротивление от поверхности блока к почве.
Таким образом, величина суммарного теплового сопротивления кабеля определяется способом прокладки.
Так, при прокладке кабеля в земле (траншее)
S = S1 + s2 + s4.
при прокладке кабеля в воздухе S = S1 + s2 + s3.

Чем меньшее сопротивление оказывается тепловому потоку, тем интенсивнее будет происходить отдача тепла во внешнюю среду, тем ниже будет температура токопроводящей жилы и тем большую нагрузку можно допустить на кабель. В наиболее благоприятных условиях в отношении теплового режима находится кабель, проложенный в проточной воде. Вода обеспечивает наилучшие условия отвода тепла с поверхности кабеля, и благодаря наличию течения сопротивление тепловому излучению в этом случае практически равно нулю. Поэтому длительно допустимые нагрузки на кабель, проложенный в воде, являются наибольшими. При прокладке кабельной линии в земле - траншее большое влияние на величину теплового сопротивления имеет состав грунта, его способность удерживать влагу.
Песок, гравий, обладая высокой пористостью, имеют большее сопротивление, чем глинистые почвы. Наличие воздушных промежутков между кабелем и грунтом в траншее приводит к сильному возрастанию теплового сопротивления. Этим обстоятельством и вызвано требование ПУЭ об устройстве для кабелей, прокладываемых в земле, снизу подсыпки, а сверху засыпки мелкой землей, не содержащей камней, строительного мусора и шлака.
Качество грунта, его тщательное уплотнение в момент засыпки проложенного в траншее кабеля имеют решающее влияние на тепловой режим работы кабельной линии. Кабель, проложенный в воздухе, находится в менее благоприятных условиях в отношении нагрева, чем кабель, проложенный в земле. Это объясняется значительной величиной сопротивления тепловому излучению от поверхности кабеля в воздух. По этой причине и допустимые нагрузки на кабель, проложенный в воздухе, ниже аналогичного кабеля, проложенного в земле.
В особо неблагоприятных условиях в отношении нагрева находятся кабели, прокладываемые в блочной канализации. Последовательное включение ряда дополнительных тепловых сопротивлений, как воздуха в канале, стенок блока, взаимный подогрев кабелей, расположенных в несколько рядов, создают крайне тяжелый тепловой режим работы кабелей блока. Естественно, что этому способу прокладки соответствуют минимальные значения допустимых нагрузок по сравнению со всеми другими способами прокладки (в земле, в воздухе, в коллекторах и туннелях).
Зная допустимые по ГОСТ или ТУ температуры нагрева токопроводящих жил, можно определить величину допустимого на кабель тока:

откуда
где im = tmu - допустимая по ГОСТ температура нагрева токопроводящей жилы кабеля; IСр - температура среды, где кабель проложен; п - число жил кабеля; Es - суммарное значение последовательно включенных тепловых сопротивлений в тепловых омах*.

*Тепловым сопротивлением в один тепловой ом обладает тело размерами в 1 см\ которое при разности температур на противоположных поверхностях в 1° пропускает через себя тепловой поток мощностью 1 вт.

Таким образом, допустимая расчетная нагрузка на кабель обратно пропорциональна 2s, т. е. суммарному значению последовательно включенных тепловых сопротивлений самого кабеля и сопротивления внешней среды (земли или воздуха), где кабель проложен. Тепловое сопротивление кабеля не является величиной постоянной и возрастает в процессе его эксплуатации в связи с высыханием изоляции и наружных покровов. Тепловое сопротивление земли определяется, как нами было установлено выше, пористостью и способностью грунта удер живать влагу.
Опытные данные показывают, что для средних и больших сечений тепловое сопротивление самого кабеля составляет лишь 30-35% общего теплового сопротивления кабеля и среды прокладки. Теплоотдача в землю или в воздух, таким образом, является решающей при определении допустимой нагрузки на кабель.
Выполнение расчетов допустимых токов нагрузок в каждом отдельном случае и для большого числа кабельных линий, находящихся в эксплуатации, по изложенному выше способу сложно, требует больших затрат времени и труда. Поэтому расчетные значения длительно допустимых токов нагрузки для кабелей в зависимости от сечения, напряжения и условий прокладки установлены Правилами устройства электроустановок и приведены в табл. 1. Из приведенных в табл. 1 значений легко вывести соотношение допустимых нагрузок для трехжильных кабелей с поясной изоляцией в зависимости от вида прокладки. В табл. 2 приводятся эти данные для средних и больших сечений кабеля, принимая за единицу прокладку в земле.
Как видно из приведенных данных, допустимая нагрузка на кабель, проложенный в воздухе, примерно на 25-30% ниже допустимой нагрузки на аналогичный
Таблица 1
Допустимые длительные расчетные нагрузки для кабелей с медными (в числителе) и алюминиевыми (в знаменателе)
жилами с нестекающей и маслоканифольной нормально пропитанной бумажной изоляцией в общей свинцовой или алюминиевой оболочке, а также с отдельно освинцованными (или отдельно опрессованными) алюминиевыми оболочками, в зависимости от условий прокладки

Продолжение табл. I



Таблица 2

Соотношение допустимых нагрузок в зависимости от способа прокладки

Сечение токопроводящих жил, л4ле*	Для кабелей напряжением 3 кВ			Для кабелей напряжением 6 кВ			Для кабелей напряжением 10 кВ
	в земле +15° С	в воздухе +25 С	в воде +15° С	в земле +15° С	в воздухе +25 С	в воде +15 С	в земле +15° С	в воздухе +25°С	в воде + 15° С

кабель, проложенный в земле. Токовые нагрузки, приведенные в табл. 1 для кабелей, проложенных в земле, приняты из расчета прокладки одного кабеля в траншее на глубине 0,7-1 м при температуре земли +15° С и удельном сопротивлении грунта 120 ом см тепловых.
Для кабелей, проложенных в воде, токовые нагрузки в таблице приняты из расчета температуры воды +15° С, а в случае прокладки в воздухе - при температуре воздуха, равной +25° С. В кабельных сооружениях и помещениях токовые нагрузки приняты для расстояний в свету между кабелями не менее 35 мм, а в каналах - не менее 50 мм при любом числе проложенных кабелей. Однако на глубине 0,7-1 м такая температура в средней полосе России бывает лишь в июне, июле, августе и сентябре месяцах. В январе, феврале, марте температура почвы на этой глубине составляет величину порядка 0° С,
в апреле и ноябре 1-5° С, а в мае и октябре +10° С.
Поэтому при определении допустимых длительных нагрузок на кабели в условиях эксплуатации районов Крайнего Севера, вечной мерзлоты, тропиков и г. п., когда температура среды значительно отличается от установленных выше значений, применяются поправочные коэффициенты, приведенные в табл. 3 и 4.
Таблица 3
Поправочные коэффициенты на температуру земли

Нормальная температура жилы, С	Значения поправочных коэффициентов при фактической температуре земли и волы, °С

Таблица 4
Поправочные коэффициенты на температуру воздуха

Нормальная температура жилы,"С	Значения поправочных коэффициентов при фактической температуре среды, °С

При определении допустимых нагрузок с учетом поправочных коэффициентов необходимо учитывать, что под температурой почвы следует понимать максимальную среднемесячную температуру почвы на уровне (отметках) прокладки в данном районе, а при прокладке в воздухе - наибольшую среднюю суточную температуру в месте прокладки.
При отсутствии этих данных расчетную температуру почвы принимают равной +15° С, а воздуха - соответственно +25° С. Как указано выше, приведенные в таблицах расчетные токовые нагрузки предусматривают работу одиночного кабеля, проложенного в траншее. При прокладке нескольких кабелей в общей траншее допустимые токовые нагрузки, указанные в табл. 1, необходимо уменьшить из-за взаимного подогрева кабелей.
Поправочные коэффициенты на число работающих кабелей, приведенные в табл. 5, применяются при расчете допустимых длительных нагрузок в одинаковой мере как для кабелей, лежащих рядом в земле, так и проложенных в трубах, если в них отсутствует вентиляция, при этом резервные из числа работающих и рядом проложенных кабелей не учитываются.
Таблица 5
Поправочные коэффициенты на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле в трубах и без труб



Пользуясь табл. 1 допустимых нагрузок, поправочными коэффициентами на температуру среды и на число работающих кабелей, лежащих рядом, произведем расчет допустимой длительной токовой нагрузки на кабельную линию марки ААБ сечением 3 X 185 мм 2 , напряжением 10 кВ, проложенной в земле и в пучке с тремя другими кабелями на период январь - февраль и март месяцы (температура почвы 0°С).
По табл. 1 находим, что допустимая нагрузка для такого кабеля с алюминиевыми жилами при прокладке в земле составляет 310 а.
Определяем значения поправочных коэффициентов:
а) К1 - на число работающих кабелей в траншее. Для четырех кабелей при расстоянии между ними в свету 100 мм по табл. 5 находим величину Кj = 0,8.
б) Кг - на фактическую температуру почвы в период январь - март, равной 0 С.
По табл. 3 находим IС2 равным 1,15.
Таким образом,

Допустимая длительная токовая нагрузка этой кабельной линии на период июль - август - сентябрь месяцы, когда температура почвы на глубине 0,7-1 м равна 15° С, составит:

Если этот же кабель марки ААБ сечением Зх 185 мм 2 , напряжением 10 кВ проложить в земле, в таком же пучке из 4 кабелей, но в трубах, то для этих условий прокладки допустимая нагрузка должна приниматься по табл. 1 как для кабеля, проложенного в воздухе, т. е. 235 а. Тогда для периода июль, август, сентябрь месяцы:


Для периода времени январь - февраль - март соответственно:
Расчеты подтверждают приведенные в табл. 2 большую зависимость допустимых нагрузок на кабели от условий прокладки и температуры среды, где кабель проложен. При смешанной прокладке кабелей допустимые длительные токовые нагрузки устанавливаются по участку трассы с наихудшими тепловыми условиями, если длина его составляет более 10 м.
В условиях городов и промышленных предприятий пересечение проездов, улиц и площадей с усовершенствованными покрытиями, с интенсивным движением транспорта должно выполняться в трубах или блоках. Ввиду этого допустимые нагрузки для большинства кабельных
линий городских сетей и промышленных предприятий, проложенных в земле, устанавливаются как для кабелей, проложенных в воздухе. Эти небольшие участки пересечения с наихудшими тепловыми условиями обычно имеют длину более 10 м и, таким образом, ограничивают пропускную способность всей линии.
Поэтому при определении нагрузок для таких кабельных линий допустимая нагрузка, принятая по нормам для кабелей, проложенных в воздухе, должна быть пересчитана со среднерасчетной температуры воздуха +25° С на среднерасчетную температуру грунта +15° С по формуле
где I„ - допустимая длительная токовая нагрузка, взятая по табл. 1 для воздуха: tm - допустимая температура нагрева жил кабеля по ГОСТ.
В табл. 6 приведены значения коэффициентов К3 для кабельных линий напряжением 3-35 кВ.
Таблица 6 Значения поправочных коэффициентов Кш

Пользуясь приведенными выше данными таблиц, произведем перерасчет длительно допустимой нагрузки для принятой нами ранее кабельной линии сечением 3 X 185 кВ-мм и напряжением 10 кВ, проложенной в земле с выполненными пересечениями в трубах, имеющих длину более 10 м, на период январь - февраль - март (t = 0° С):
Для периода июль - август - сентябрь (Iпочвы = .= 15° С)
Приведенные поправочные коэффициенты Кз в табл. 6 применяются для расчета нагрузок кабельных линий, проложенных в асбоцементных и других изолирующих
трубах. В случае же прокладки кабелей в металлических трубах нагрузки могут быть дополнительно увеличены для кабелей сечением до 70 мм 2 на 4-5%, а для кабелей 3 X 95 мм 2 и выше - на 7-8%.
В городских сетях с номинальным рабочим напряжением 6 кВ в ряде случаев прокладываются кабельные линии с конструктивным напряжением 10 кВ, учитывая перспективу перевода нагрузок этих линий с 6 на 10 кВ. Если установить нагрузку на такие кабельные линии по конструктивному напряжению кабелей (допустимая температура жил 60°С), то пропускная способность линии не будет полностью использована. Если же установить нагрузку на линии по рабочему напряжению (допустимая температура жил 65°С), то кабель будет перегружаться.
Поэтому расчетная нагрузка таких линий может быть пересчитана по следующей формуле:

где IДоп - нагрузка кабеля (табл. 1), соответствующая конструктивному напряжению кабеля; tж - температура жилы, допускаемая для рабочего напряжения, под которым используется кабель; I-температура жилы, допускаемая для конструктивного напряжения кабеля; Iокр - температура окружающей кабель среды (грунта, воздуха).
Значения поправочных коэффициентов Ki для определения нагрузок кабелей, работающих не под номинальным (конструктивным) напряжением, для линий, проложенных в земле и в воздухе, приведены в табл. 7.
Таблица 7
Поправочные коэффициенты Л*4

	Номинальное (конструктивное) напряжение кабеля, кВ
Рабочее напряжение кабеля, Кв	Для линий, проложенных				Для линий, проложенных в воздухе
			1,20 1,055 1,00 0,835			1,17 1,00 0,936	1,25 1,07 1,00 0,79

Пусть указанная выше кабельная линия сечением 3 X 185 мм 2 с номинальным напряжением 10 кВ, проложенная в земле, а при пересечении проездов в асбоцементных трубах длиной более 10 м используется на напряжение 6 кВ. Требуется определить допустимо длительную токовую нагрузку на эту линию.
Принимая исходную нагрузку для кабеля ААБ - 3 X 185-10 кВ (прокладка в воздухе) равной 235 а, получим:
Значение коэффициента Кл находим по табл. 7.
Для периода июль - август - сентябрь (Iпочвы = = 15° С)
Для периода январь - февраль - март (Iпочвы = = 0°С)
В особо тяжелом тепловом режиме работают кабели, проложенные в блочной канализации. Допустимые длительные токовые нагрузки на кабели для этого способа прокладки определяются месторасположением кабеля в блоке и конфигурацией самого блока по эмпирической формуле
Iдоп = abclo,
где I0 - ток, определяемый по рис. 3; а - коэффициент, выбираемый в зависимости от сечения и расположения кабеля в блоке по табл. 8; b - коэффициент, выбираемый в зависимости от номинального напряжения кабеля, по табл. 9; с - коэффициент, выбираемый в зависимости от среднесуточной нагрузки всего блока по табл. 10.
Ток I0, величина которого выбирается по рис. 3 в зависимости от конфигурации блока и по номеру занимаемого канала, установлен для трехжильного кабеля сечением 3 X 95 мм 2 с медными и алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией, на напряжение 10 кВ. Каналы, в которых прокладывается кабель, на рисунках блоков обозначены соответствующими цифрами. Каналы блоков, не имеющих номеров, предназначены для резервных кабелей. Включение их может быть произведено только при условии предварительного отключения рабочих кабелей.

Рис. 3. Допустимые токовые нагрузки для кабелей, проложенных в блоках.
Допустимые длительные токовые нагрузки на кабели, прокладываемые в двух параллельных блоках одинаковой конфигурации, должны уменьшаться путем умножения на коэффициенты, приведенные в табл. 11, а в случае прокладки кабеля другого сечения и напряжения (отличного от 3 X 95 мм 2 - 10 кВ) применяются коэффициенты, приведенные в табл. 8 и 9. Значения поправочных коэффициентов на нагрузку блока приведены в табл. 10.
Таблица 8
Поправочные коэффициенты а на сечение кабеля

Сечение, мм	Величина коэффициента при номере канала блока

Таблица 9
Поправочные коэффициенты b на напряжение кабеля

Произведем расчет допустимой длительной токовой нагрузки на кабель марки АСГТ 3 X 185 мм, напряжением 6 кВ, проложенного в 4-м канале группы VI, рис. 3.
По рис. 3 находим значение Iо = 91 а (VI группа, 4-й канал).
По табл. 8 поправочных коэффициентов на сечение кабеля находим а = 1,38 (для сечения 185 мм из алюминиевых жил и 4-го номера канала).
По табл. 9 поправочный коэффициент на напряжение кабеля находим Ь = 1,05.
Таблица 10
Поправочные коэффициенты с на среднесуточную нагрузку блока, определяемые в зависимости от отношения среднесуточной передаваемой мощности к номинальной

Таблица 11
Коэффициенты уменьшения допустимой токовой нагрузки на кабели, прокладываемые в параллельных блоках одинаковой конфигурации

Принимая величину коэффициента с = 1 по табл. 10, т. е.получаем: Iдоп = 91 X 1,32 X 1,05 X
X 1 = 132 а.
Кабельные линии вследствие высокой теплоемкости изоляции достигнут своей максимально допустимой температуры нагрева лишь спустя значительное время после включения нагрузки. Если кабельная линия имеет прерывистую нагрузку и подвергается охлаждению, то максимальная температура нагрева может быть достигнута при более высокой нагрузке. Поэтому ПТЭ допускают кратковременную перегрузку кабельных линий 6-10 кВ, предварительная нагрузка которых меньше номинальной. На время ликвидации аварий для кабельных линий до 10 кВ включительно допускается перегрузка в течение 5 суток. Пределы допустимых перегрузок для нормального и аварийного режима работы сети в зависимости от вида прокладки приведены в табл. 12.
Перегрузка кабельных линий напряжением 20-35 кВ не допускается. Для кабельных линий до 10 кВ, находящихся в эксплуатации более 15 лет, значения допустимых перегрузок, указанных в табл. 12, необходимо понизить на 10%.
Допустимые перегрузки в нормальном и аварийном режимах

Коэффициент предварительной нагрузки	Вид прокладки	Б нормальном режиме			В аварийном режиме
		допустимый перегрев по отношению к номинальному в Т! « -			допустимый перегрев го отношению к номинальному при длительности максимума, ч
	в воздухе
	в воздухе

Допустимые длительные токовые нагрузки на кабельные линии по нагреву проверяются на экономическую плотность тока, указанную в табл. 13, по формуле q = I:j, где I-расчетный ток, о; j - экономическая плотность тока для данных условий работы; q - экономически целесообразное сечение, мм 2 .
Таблица 13 Экономическая плотность тока

Если нагрузка кабеля, установленная по экономической плотности тока, превышает допустимую по нагреву, нагрузка на кабельную линию должна быть установлена по допустимому нагреву.

Когда на кабельные линии подается напряжение, для них устанавливаются заданные нагрузки по току. Требование правил технической эксплуатации связано с нагревом изоляции при продолжительных нагрузках. Если длительно допустимый ток кабеля превышает предельное значение, произойдет его перегрев и разрушение изоляционного слоя с последующим повреждением. Поэтому нагрузки подбирают так, чтобы исключить опасность термического разрушения изолирующего слоя.

Причина нагрева кабеля

Количество выделяющегося при эксплуатации кабеля тепла находится по формуле:

Q = I 2 Rn Вт/см, где I - нагрузочный ток, А; n - количество жил; R - сопротивление, Ом.

Из приведенного выражения следует, чем выше потребляемый ток на электроустановке, к которой подведен кабель, тем больше последний разогревается. Причем мощность, выделяемая в жилах в виде тепла, находится в квадратичной зависимости от нагрузки.

Рассеивание тепла от работающего кабеля

Разогрев кабеля не будет постоянно расти в связи с тем, что тепло должно куда-то уходить. Причем его количество зависит от разности между температурой кабеля и окружающей среды. В конце концов наступит равновесие, и температура проводников станет постоянной.

Как рассчитать допустимую силу тока по температуре нагрева жил

Когда тепловыделение от нагрузки становится равным количеству рассеиваемого кабелем тепла, режим работы становится стабильным:

P = θ/∑S = (t ж - t ср)/(∑S), где θ - разница между температурой жилы и среды, 0 С; t ж - t ср - температурный перепад, 0 С; ∑S - термосопротивление кабеля.

Тепло будет уходить из кабеля тем больше, чем лучше проводимость среды. Длительно допустимый ток кабеля рассчитывается так: I доп = √((t доп - t ср)/(Rn∑S)), где t доп является допустимой температурой нагрева жил (зависит от типа кабеля).

Условия теплоотдачи

Лучше всего теплоотдача происходит, когда кабель находится в воде. Если он проложен в грунте, отвод тепла зависит от состава последнего и содержания в нем влаги. В расчетах обычно принимают грунта r = 120 Ом∙град/Вт, что соответствует песчано-глинистой почве с влажностью 12-14 %. Для получения точных показаний важно знать состав почвы, поскольку сопротивление изменяется в широких пределах и находится по таблицам. Его можно уменьшить изменением состава засыпки траншеи с кабелем и путем тщательной трамбовки. Пористые песок и гравий имеют теплопроводность ниже, чем глины. Поэтому засыпку кабеля производят глиной или суглинком, не содержащими шлак, строительный мусор и камни.

Кабель, проведенный по воздуху, имеет плохую теплоотдачу. Еще хуже она становится при прокладке в кабель-каналах, где появляются дополнительные воздушные прослойки, взаимный подогрев рядом расположенных кабелей и сопротивление стенок. Для таких случаев выбирают нагрузки по току как можно меньше.

Для обеспечения благоприятных температурных условий работы кабельной линии следует найти допустимые нагрузки по току для двух режимов: аварийного и длительного. В характеристиках кабелей также приводится величина допустимой температуры при коротком замыкании, которая для бумажной изоляции составляет 200 0 С, а для ПВХ - 120 0 С.

Длительно допустимый ток кабеля находится в обратно пропорциональной зависимости от его температурного сопротивления и теплоемкости внешней среды.

Необходимо принимать во внимание, что с течением времени проводимость изоляции кабеля увеличивается по причине высыхания. Сопротивление грунта составляет 70 % от суммарной величины и является определяющей в расчетах суммарной нагрузки.

Таблицы для определения допустимого тока

Есл рассчитывать вручную, то довольно сложно определить длительно допустимый ток кабеля. ПУЭ содержат специальные таблицы, где приводятся его значения для разных условий эксплуатации. Ниже приведены расчетные данные предельно допускаемых нагрузок для разных сечений медного проводника при его температуре 90 0 С и окружающего воздуха 45 0 С.

С помощью кабелей, характеристики которых приведены в таблице, передают и распределяют электроэнергию в сетях постоянного и переменного напряжения и в стационарных установках. Они не выдерживают больших растягивающих усилий и прокладываются в грунте, на открытом воздухе, в кабель-каналах. Длительно допустимая температура жилы равна 70 0 С, а при - не более 160 0 С за 4 сек. В аварийном режиме допустимый нагрев жил не превышает 80 0 С.

Характеристики проводников варьируются в широких пределах, в зависимости от маркировки, количества жил и других параметров. Длительно допустимый ток кабеля ВВГ зависит от сечения, которое определяется количеством и типом жил. Например, максимальная площадь сечения одножильного кабеля составляет 240 мм 2 , а в пятижильном - 50 мм 2 .

Длительно допустимый ток также определяется сечением, которое будет несколько больше, чем у поскольку он выполнен из алюминия. Допустимая температура эксплуатации и аварийного режима работы у обоих типов одинакова.

Кабель АВБбШв имеет особенность - он может применяться во взрывоопасных и пожапроопасных помещениях за счет наличия двойной брони из стальной ленты. Он широко распространен в строительстве. Длительно допустимый ток кабеля АВБбШв, так же, как у предыдущих изделий, зависит от температуры, которая не должна превышать 75 0 С, что несколько выше. Он определяется по таблицам и зависит от сечения жил и способа прокладки.

Заключение

Чтобы проводники припостоянной нагрузке не перегревались, необходимо подобрать длительно допустимый ток кабеля по таблицам и рассчитать отвод тепла в окружающую среду. Неправильный выбор кабеля приведет к его перегреву и разрушению изолирующего слоя, что повлечет за собой преждевременный выход изделия из строя.