Kabelio temperatūra esant apkrovai. Ir gyveno šildymo kabeliai

Laidai ir kabeliai, būdami laidininkais, šildomi apkrovos srove. Izoliuotų laidininkų leistinos šildymo temperatūros reikšmę lemia izoliacijos charakteristikos, plikiems (plikiems) laidams - kontaktinių jungčių patikimumas. Laidų ir kabelių gyslų ilgalaikės leistinos šildymo temperatūros vertės esant + 25ºС aplinkos temperatūrai ir + 15ºС žemės arba vandens temperatūrai nurodytos elektros instaliacijos taisyklėse (PUE).

Srovės dydis, atitinkantis tam tikro laido ar kabelio šerdies ilgalaikę leistiną temperatūrą, vadinamas ilgalaike leistina apkrovos srove ( Aš papildomai). Ilgalaikės leistinos srovės vertės įvairiems laidų ir kabelių gyslų skerspjūviams, taip pat įvairios jų klojimo sąlygos pateiktos PUE ir informacinėje literatūroje. Taigi, laidų ir kabelių gyslų skerspjūvio nustatymas kaitinant sumažinamas iki didžiausios linijos veikimo srovės palyginimo su ilgalaikės leistinos apkrovos srovės verte lentelėje:

pagal kurią iš lentelių parenkamas atitinkamas standartinis laidų ir kabelių gyslų skyrius. Jei aplinkos temperatūra skiriasi nuo lentelėje pateiktų verčių, tai ilgalaikės leistinos srovės vertė koreguojama padauginant iš pataisos koeficiento, kurio reikšmės paimtos pagal PUE ir informacinę literatūrą.

Laidų ir kabelių gyslų atkarpa, parinkta pagal šildymo sąlygas, turi atitikti apsaugą, kad laidu tekant srovei, įkaitinančiai jį virš leistinos temperatūros, laidas būtų atjungtas apsauginiu įtaisu (saugikliu, grandinės pertraukikliu). ir kt.).

Laidų ir kabelių gyslų skerspjūvių apskaičiavimas ir parinkimas atliekamas tokia seka:

1) parenkamas apsauginio įtaiso tipas - saugiklis arba grandinės pertraukiklis;

2) jei pasirenkamas saugiklis, tada nustatoma jo saugiklio vardinė srovė, kuri turi atitikti dvi sąlygas:

kur yra didžiausia apkrovos srovė paleidžiant asinchroninį variklį su voveraite (jo paleidimo srovė);

Variklio darbo sąlygas apibūdinantis koeficientas; normaliomis eksploatavimo sąlygomis = 2,5; sunkiomis sąlygomis = 1,6 ... 2,0.

Pagal didesnę skaičiuojamąją saugiklio jungties vardinės srovės reikšmę parenkama standartinė saugiklio jungties vardinės srovės vertė;

3) nustatoma ilgalaikė leistina apkrovos srovė, atitinkanti pasirinktą saugiklio vardinę srovę:

Kabeliams su popierine izoliacija,

Visiems kitiems kabeliams ir laidams;

šie santykiai imami tuo atveju, kai tinklo laidai yra apsaugoti nuo perkrovų. Remiantis PUE, tokie tinklai apima apšvietimo tinklus gyvenamuosiuose ir visuomeniniuose pastatuose, pramonės įmonių komercinėse ir paslaugų patalpose, taip pat gaisrui ir sprogimui pavojingose ​​zonose; Tais atvejais, kai reikia apsaugoti laidus tik nuo trumpojo jungimo, parenkamas santykis:

Gauta skaičiuojamoji ilgalaikės leistinos apkrovos srovės reikšmė suapvalinama iki artimiausios ilgalaikės leistinos apkrovos srovės ir atitinkamo standartinio laidų ar kabelių gyslų skerspjūvio lentelės reikšmės;

4) jeigu apsauginiu įtaisu pasirinktas automatinis jungiklis ir jis apsaugo tinklo laidus nuo perkrovų, tai galioja visi aukščiau nurodyti koeficientai, kuriuose vietoj saugiklio jungties vardinės srovės turi būti pertraukiklio išjungimo vardinė srovė. būti nurodytas;

Didelę reikšmę turi maksimali leistina kabelio šildymo temperatūra, nes nuo jos priklauso laido apkrova, tarnavimo laikas ir patikimumas.

Kiekvienas kabelio izoliacijos tipas skirtas tam tikrai ilgalaikei leistinai temperatūrai, kuriai esant izoliacija sensta lėtai. Kabelio šildymo temperatūros viršijimas virš leistinos pagreitina izoliacijos senėjimo procesą ir sumažina kabelio tarnavimo laiką.

Kaitinamas kabelis, sparčiausiai sensta popierinė izoliacija, kurios mechaninis stiprumas ir elastingumas mažėja. Stacionaraus klojimo maitinimo kabelių ilgalaikės leistinos temperatūros pateiktos lentelėje. 17.

17 lentelė
Ilgalaikė leistina kabelių gyslų šildymo temperatūra

Kai kabelis įjungiamas esant apkrovai, pirmiausia įkaista jo šerdys, o po to izoliacija ir apvalkalas. Eksperimentiniais matavimais nustatyta, kad temperatūrų skirtumas tarp 6 kV kabelio šerdies ir apvalkalo yra apie 15 °C, o 10 kV kabelių – 20 °C. Todėl praktinėmis sąlygomis jie dažniausiai apsiriboja apvalkalo temperatūros matavimu, atsižvelgiant į tai, kad kabelio šerdies temperatūra yra 15-20 °C aukštesnė.

Šerdies šildymo temperatūrą taip pat galima nustatyti apskaičiuojant pagal formulę

čia t о6 – temperatūra ant kabelio apvalkalo, °С; I - ilgalaikė maksimali kabelio apkrova, A; n yra kabelio gyslų skaičius; ρ - savitasis vario arba aliuminio atsparumas esant temperatūrai, artimai šerdies temperatūrai, Ohm.mm 2 /m; S K - kabelio izoliacijos ir apsauginių dangtelių šiluminių varžų suma, Ohm (nustatoma iš žinyno); q - kabelio šerdies skerspjūvis, mm 2.

Kabelių šildymo eksploatacijos metu kontrolė atliekama matuojant švino ar aliuminio apvalkalo arba šarvų temperatūrą tose kabelio trasos vietose, kur, tikėtina, kabelio linija gali perkaisti nuo leistinų temperatūrų. Tokios vietos gali būti tarpinės prie šilumos vamzdynų, didelės šiluminės varžos aplinkoje (šlakas, vamzdžiai ir kt.), kur susidaro nepalankios sąlygos kabelių linijai vėsinti.

Temperatūrą termoporomis į žemę nutiestų kabelių paviršiuje rekomenduojama matuoti. Norint sumontuoti termoporas kabelio trasoje, vienoje iš duobės sienelių išilgai kabelio ašies nuplėšiama 900x900 mm duobė su 150-200 mm įdubimu. Nuėmus išorinį gaubtą, nuvalius šarvus nuo korozijos, sukuriamas patikimas kontaktas (mažai tirpstančiu lydmetaliu ar folija) su termoporos viela.

Ryžiai. 113. Temperatūros matavimas darbinio kabelio paviršiuje:
1 - kabelis, 2 - pastatas, 3 - termoporos ekranai, 4 - metalinis vamzdis, 5 - šilumos vamzdis

Matavimo laidai išvedami per dujotiekį ir prijungiami prie specialių dėžių, po kurių duobė uždengiama žeme. Temperatūros matavimo ant kabelio paviršiaus schema parodyta fig. 113. Temperatūros matavimas valdomų kabelių paviršiuje kartu su srovės apkrovų matavimu atliekamas per parą po 2-3 val., siekiant pagerinti aušinimo sąlygas. Kai kuriais atvejais perkaitusią linijos atkarpą patartina pakeisti didelės sekcijos kabeliu. Atvirai klojamų kabelių konstrukcijose temperatūros matavimas gali būti atliekamas įprastu laboratoriniu termometru, pritvirtinant jį ant kabelių apvalkalų. Būtina atidžiai stebėti aplinkos temperatūrą ir ventiliacijos veikimą kabelių konstrukcijose. Kabelinis šildymas stebimas pagal poreikį.

Renkantis kabelį atsižvelgiama į daugybę įvairių parametrų – nuo ​​gyslų skerspjūvio iki izoliacinės medžiagos. Kodėl svarbu žinoti tokias detales kaip apvalkalo medžiaga? Juk pagrindinė jo funkcija – apsaugoti nuo elektros smūgio. Jei izoliacija atitinka užduotį, tada daugiau dėmesio reikia skirti svarbesnėms kabelio savybėms. Deja, daugelis daro šią klaidą, iš tikrųjų leistina kabelio šildymo temperatūra ir izoliacinė medžiaga yra neįprastai susijusios. Kiekvienas apsauginio apvalkalo tipas yra skirtas tam tikrai temperatūrai, jei ji viršija tam tikras vertes, tada paspartėja izoliacijos senėjimo procesas. Tai rimtai paveikia laido, o ne retai su juo prijungtos įrangos, tarnavimo laiką. Leidžiama kabelio šildymo temperatūra yra parametras, nuo kurio priklauso ne tik kabelio apkrova, bet ir jo veikimo patikimumas. Leidžiama kabelio su skirtingų tipų izoliacija šildymo temperatūra Visų tipų medžiagos, naudojamos kaip laidių laidininkų izoliacija, turi savo fizines savybes. Jie turi skirtingą tankį, šiluminę talpą, šilumos laidumą. Dėl to tai turi įtakos jų gebėjimui atlaikyti šilumą, todėl vulkanizuojantis polietilenas gali išlaikyti savo eksploatacines charakteristikas iki 90 ° C. Kita vertus, guminė izoliacija gali atlaikyti žymiai mažesnę temperatūros apkrovą - tik 65ºС. Kabelio su PVC šildymui leistina temperatūra yra 70 laipsnių ir tai yra vienas optimaliausių rodiklių. Vienas iš svarbiausių rodiklių yra leistina kabelio šildymo temperatūra c. Šio tipo kabeliai naudojami itin plačiai ir yra skirti dirbti su skirtingomis įtampomis. Štai kodėl turėtumėte būti atsargūs šioje savybėje, ji keičiasi taip:

• esant 1-2 kV įtampai, didžiausia leistina kabelių su liesu ir klampu impregnavimu temperatūra yra 80ºС;
• esant 6 kV įtampai, izoliacija su klampiu impregnavimu atlaiko 65ºС, su išeikvotu impregnavimu 75ºС;
• esant 10 kV įtampai, leistina temperatūra yra 60ºС;
• esant 20 kV įtampai, leistina temperatūra yra 55ºС;
• esant 35 kV įtampai, leistina temperatūra yra 50ºС.

Visa tai reikalauja didesnio dėmesio ilgalaikei maksimaliai kabelio apkrovai, eksploatavimo sąlygoms. Dar viena iš šiandien paklausių izoliacinių medžiagų elektros pramonėje yra tinklinis polietilenas. Jis turi sudėtingą struktūrą, kuri suteikia unikalias veikimo charakteristikas. Leidžiama kabelio ir XLPE izoliacijos šildymo temperatūra yra 70ºС. Vienas iš šio parametro lyderių yra silikoninė guma, kuri gali atlaikyti 180ºС. Ką gali sukelti kabelio perkaitimas Viršijus leistiną kabelio šildymo temperatūrą, stipriai pasikeičia izoliacijos savybės. Jis pradeda trūkinėti, trupėti, todėl kyla trumpojo jungimo pavojus. Kabelio eksploatavimo laikas su kiekvienu viršijus laipsnį labai sumažėja. Tai reikalauja dažnesnio remonto, išlaidų, todėl iš pradžių geriau naudoti tą laidą, kuris skirtas tam tikroms problemoms spręsti. Tačiau net ir to nepakanka, būtina reguliariai stebėti korpuso temperatūrą, ypač tose vietose, kur galima manyti, kad jis perkais. Tai gali būti vietos šalia šilumos vamzdžių arba sudaryti nepalankias sąlygas aušinimui.

Norėdami pasirinkti šildymo kabelį, turite suprasti, į kokias technines charakteristikas reikia atkreipti dėmesį, taip pat suprasti, kokie yra jūsų šildymo poreikiai. Šiame straipsnyje bus aptariamos pagrindinės šildymo kabelių charakteristikos, skirtos šildymo vandens vamzdžių poreikiams.

Šildymo kabelio galia

Pirma savybė, į kurią reikia atkreipti dėmesį, yra šildymo kabelio galia. Jis matuojamas vatais tiesiniam metrui ir, priklausomai nuo modelių, gali būti nuo 5 iki 150 W/m. Kuo didesnė galia, tuo didesnis elektros energijos suvartojimas ir šilumos išeiga.

Vandens tiekimui šildyti naudojami mažos galios kabeliai - nuo 5 iki 25 W / m, priklausomai nuo to, kaip sumontuotas šildymo kabelis ir kur eina vandens tiekimas, galite sutelkti dėmesį į šią galią:

• vandens tiekimas yra nutiestas į žemę, vamzdžio viduje esantis kabelis yra pakankamai 5 W / m
• vandentiekis nutiestas į žemę, kabelis už vamzdžio - galia nuo 10 W/m
• vanduo tiekiamas per orą - nuo 20 W / m

Vamzdis ir šildymo kabelis visais atvejais turi būti izoliuoti ne mažesniu kaip 3-5 mm izoliacijos sluoksniu.

Varžinio šildymo kabelio atveju galia išlieka pastovi per visą jo ilgį ir nepriklausomai nuo vamzdžio temperatūros, tačiau savireguliuojantis kabelis sumažina elektros sąnaudas ir jos temperatūrą, jei vamzdis jau yra šildomas. Taip sutaupoma nemažai elektros energijos, o kuo didesnė savireguliuojančio kabelio darbinė galia, tuo daugiau sutaupoma.

Šildymo galios priklausomybė nuo temperatūros parodyta diagramoje.

Diagramoje parodyta penkių skirtingų savireguliuojančių kabelių, kurių galia yra nuo 15 W/m iki 45 W/m, galia ir temperatūra. Didžiausias tokių kabelių naudojimo efektyvumas pasiekiamas naudojant išplėstą vandens tiekimo sistemą, kuri veikia labai skirtingomis temperatūros sąlygomis. Kuo didesnis temperatūrų skirtumas, tuo daugiau sutaupoma.

Tačiau šildant nedidelę vandens tiekimo dalį tai nėra taip pastebima. Jei vanduo tiekiamas iš šulinio, tada jo temperatūra, nepriklausomai nuo metų laiko, svyruoja nuo 2 iki 6 laipsnių, o šildymo kabelio užduotis yra tiesiog neleisti jam užšalti, tai yra išlaikyti jį tokiame lygyje. apie +5 laipsnių Celsijaus. Tai reiškia, kad šildymo kabelis veiks temperatūros diapazone nuo 0 iki 5 laipsnių, o galios skirtumas yra tik keli vatai (nuo 2 W mažos galios kabeliui, iki 5 W 45 vatų kabeliui) .

Šildymo kabelio temperatūra

Antra svarbi charakteristika yra darbinė temperatūra. Pagal šį rodiklį visi šildymo kabeliai skirstomi į tris kategorijas:

1. Žema temperatūra, kai darbinė temperatūra iki 65 laipsnių
2. Vidutinė temperatūra – 120 laipsnių
3. Aukšta temperatūra - iki 240 laipsnių

Vandentiekio šildymui naudojami tik žematemperatūriai kabeliai, be to, jie niekada neveikia esant net artimai maksimaliai 65 laipsnių temperatūrai.

Taikymo sritis

Pagal taikymo sritį kabeliai skirstomi į du tipus:

1. Maistas - tik jis gali būti naudojamas montuoti vamzdžio viduje šildant vandens tiekimo sistemą, kuri naudojama buitinėms reikmėms, tiekiant geriamąjį vandenį.
2. Techninis - naudojamas montuoti išorėje vamzdžio bet kokiu atveju, vamzdžio viduje gali būti montuojamas tik tada, kai vanduo nenaudojamas maistui (pvz. laistymo, plovimo ar šildymo sistemose).

Taip pat skaitykite:

• Šildymo kabeliai naudojami santechnikai, stogo dangoms, karnizams ir kitiems elementams šildyti, kur vandens užšalimas žiemą yra nepageidautinas. Paprasčiausias variantas – varžiniai šildymo kabeliai, jie yra viengysliai ir dvigysliai.
• Savireguliuojantys šildymo kabeliai naudojami vandentiekiui šildyti tose vietose, kur ji klojama aukščiau užšalimo grunto lygio – pavyzdžiui, toje vietoje, kur vamzdynas patenka į namą. Savireguliacinis kabelis turi galimybę savarankiškai keisti šildymo intensyvumą įvairiose srityse, priklausomai nuo poreikio: kuo žemesnė šildomo objekto temperatūra, tuo labiau kabelis įkaista.
• Savireguliuojantis šildymo kabelis gali būti montuojamas įvairiai: vamzdžio viduje ir išorėje, tiesiamas išilgai vamzdžio arba spirale.
• Termostatas yra elektros grandinės perjungimo įtaisas, naudojamas šildymo prietaisams, pvz., radiatoriams, šildymo kabeliams grindų šildymo sistemoje arba apsaugos nuo apledėjimo sistemose, įjungti ir išjungti. Iš esmės visų termostatų prijungimo schema yra vienoda.

Teisingai apskaičiuotas ir tinkamai įrengtas elektros tinklas negarantuoja avarinių situacijų, galinčių sukelti nepriimtiną elektros grandinių perkaitimą trumpojo jungimo atveju, atmetimo.

Pavyzdžiui, panaši situacija, kaip pažymėta darbe, atsiranda, kai apkrova prijungiama prie išėjimo tinklo per ilginamąjį laidą. Pradedant nuo tam tikro ilgio ilgio laido, pridedamo prie grupės linijos, fazės-nulio grandinės varža padidėja iki vertės, kuriai esant trumpojo jungimo srovė bus mažesnė už grandinės pertraukiklio elektromagnetinio atleidimo veikimo slenkstį. Todėl, įrengiant elektros instaliaciją, pageidautina atsižvelgti į nenormalių elektros laidų veikimo sąlygų galimybę.

Vadovaujantis „Elektros kabelių ribinėmis temperatūromis, kai vardinė 1 kV įtampa trumpojo jungimo sąlygomis“, kabelių gyslų (iki 300 mm 2 imtinai) su PVC izoliacija temperatūra trumpojo jungimo metu neturi viršyti 160 laipsnių. Šią temperatūrą leidžiama pasiekti trumpuoju jungimu iki 5 sekundžių. Esant tokiai trumpojo jungimo trukmei, kabelio izoliacija nespėja įkaisti iki tos pačios temperatūros. Ilgesnio trumpojo jungimo atveju maksimali šerdies šildymo temperatūra turi būti sumažinta.

Panagrinėkime panašios situacijos atsiradimą naudodami automatinio grupės „C“ jungiklio pavyzdį. Laikas – grandinės pertraukiklio srovės charakteristika parodyta pav. 1. Pateiktose charakteristikose išskiriama zona "a" - terminis išleidimas ir zona "b" - elektromagnetinis išleidimas. Grafike pavaizduotos dvi 1 ir 2 grandinės pertraukiklio veikimo laiko ir srovės kreivės, kurios parodo automatinio jungiklio parametrų technologinio sklaidos ribas jo gamybos metu. „C“ grupės automatiniams jungikliams technologinėje sklaidoje elektromagnetinio išleidimo darbinės srovės ir terminio išleidimo vardinės srovės santykis yra nuo 5 iki 10. Mus domina tik kintamosios srovės 2 kreivė. (AC), rodantis maksimalų jungiklio veikimo laiką. Kaip matyti iš grafiko pav. 1, šiek tiek sumažėjus trumpojo jungimo srovei žemiau elektromagnetinio išleidimo veikimo slenksčio, grandinės pertraukiklio veikimo laikas nustatomas pagal terminį išjungimą ir pasiekia eilės reikšmę 6 sekundes.

Ryžiai. 1 Laikas – C grupės automatų srovės charakteristika.

Pabandykime išsiaiškinti, kas nutinka kabeliams per laikotarpį, per kurį suveikia šiluminis išleidimas. Norėdami tai padaryti, reikia apskaičiuoti kabelių gyslų temperatūros priklausomybę nuo srovių, artimų elektromagnetinio atpalaidavimo veikimo slenksčiui, praėjimo per juos laiko.

1 lentelėje pateiktos apskaičiuotos kabelių gyslų temperatūrų vertės, priklausomai nuo trumpojo jungimo trukmės (esant skirtingoms srovėms) kabeliui su varinėmis gyslomis, kurių skerspjūvis yra 1,5 kv. mm. Šios sekcijos kabelis plačiai naudojamas gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų apšvietimui.

Kabelių gyslų temperatūroms apskaičiuoti buvo naudojamas skaičiavimo metodas iš "Šiluminės leistinos trumpojo jungimo srovių skaičiavimas atsižvelgiant į neadiabatinį šildymą".

Kabelio gyslų temperatūra nustatoma pagal formulę:

Θ f = (Θ i +β)∙exp(I AD 2 ∙t/K 2 ∙S 2) - β (1)

čia Θ f yra galutinė kabelių gyslų temperatūra apie C;

Θ i - pradinė kabelių gyslų temperatūra apie C;

β – varžos temperatūros koeficiento, esant 0 °C, K, atvirkštinė vertė, kai varis β=234,5;

K yra konstanta, priklausanti nuo laidžio elemento medžiagos, A s 1/2 /mm 2, variui K=226;

t - trumpojo jungimo trukmė, s;

S - laidžios šerdies skerspjūvio plotas, mm 2;

I SC - žinoma maksimali trumpojo jungimo srovė (vidutinė kvadratinė vertė), A;

I AD =I SC /ε - trumpojo jungimo srovė, nustatoma pagal adiabatinį kaitinimą (vidutinė kvadratinė vertė), A;

ε - koeficientas, atsižvelgiant į šilumos pašalinimą į gretimus elementus;

X, Y - konstantos, naudojamos supaprastintoje formulėje šerdims ir vieliniams ekranams, (mm 2 / s) 1/2; mm 2 /s, kabeliams su variniais laidais ir PVC izoliacija X=0,29 ir Y=0,06;

Skaičiavimai atliekami kabelio temperatūrai, kol trumpasis jungimas yra 55 laipsniai. Ši temperatūra atitinka darbo srovę, praeinančią per kabelį prieš įvykstant trumpajam jungimui, maždaug 0,5–0,7 didžiausios leistinos ilgalaikės srovės, esant 30–35 laipsnių aplinkos temperatūrai. Atsižvelgiant į numatomas elektros instaliacijos eksploatavimo sąlygas, projektuojant elektros tinklą galima keisti kabelių gyslų temperatūrą iki trumpojo jungimo.

1 lentelė

Iš 1 lentelės matyti, kad maksimali trumpojo jungimo srovė (jei neveikia elektromagnetinis atleidimas), dėl kurios per 6 sekundes laidininkai neįkaista daugiau nei 160 laipsnių, yra maždaug 100 A. Tai yra kabelis su 1,5 mm 2 skerspjūvis gali būti apsaugotas automatiniu "C" grupės jungikliu, kurio vardinė srovė ne didesnė kaip 10A.

Kabelių gamyboje dažnai neįvertinamas gyslų skerspjūvis. Skerspjūvio sumažinimas 10 % yra dažnas reiškinys. Rinkose nesunku rasti kabelių, kurių skerspjūvis yra labai neįvertintas.

2 lentelėje pateiktos apskaičiuotos kabelių gyslų temperatūrų vertės, kai skerspjūvis neįvertintas 10%. Kaip matyti iš lentelės, grandinės pertraukiklis C10 neapsaugo tokio laido 100 procentų patikimumu.

Svarbiausiuose objektuose, ypač kurių pastatų konstrukcijos pagamintos iš degių medžiagų, projektuojant elektros instaliaciją patartina pasirinkti automatinį jungiklį pagal 3 lentelę, kurioje laidų skerspjūviai pateikti su 20 % sumažinimu. . Tokių kabelių apsaugą užtikrins automatinis jungiklis C6 arba B10, kuriame elektromagnetinio išleidimo darbinės srovės ir terminio išleidimo vardinės darbinės srovės santykis yra nuo 3 iki 5. Tai žymiai padidės. elektros laidų patikimumas.

2 lentelė

3 lentelė