Sélection de la section des câbles et fils : par échauffement, par courant, par perte de tension

La section des fils et des câbles est déterminée en fonction du chauffage autorisé, en tenant compte des modes normal et d'urgence, ainsi que de la répartition inégale des courants entre les lignes individuelles, car le chauffage modifie les propriétés physiques du fil, augmente sa résistance, augmente le consommation inutile d'énergie électrique pour chauffer les parties conductrices et raccourcir la durée de vie de l'isolation. Une chaleur excessive est dangereuse pour l'isolation et les connexions de contact et peut provoquer un incendie et une explosion.

Sélection du câble et section du fil chauffant

Le choix de la section à partir des conditions de chauffage admissible est réduit à l'utilisation des tableaux pertinents des charges de courant admissibles à long terme Id, dans lesquels les conducteurs sont chauffés à la température maximale admissible établie par la pratique afin d'éviter prématurée l'usure de l'isolation, pour assurer un contact fiable aux points de connexion du fil et pour éliminer diverses situations d'urgence qui se produisent à Id ≥ Ip, Ip - courant de charge nominal.

Les charges intermittentes intermittentes lors de la sélection d'une section de câble sont recalculées en un courant continu réduit

où Ipv est le courant hors mode du récepteur avec la durée de l'activation PV.

Lors du choix de la section des fils et des câbles, il convient de tenir compte du fait qu'à la même température de chauffage, la densité de courant admissible des fils conducteurs de plus grande section doit être plus petite, car leur section augmente à plus - grand le degré de croissance de la surface de refroidissement (voir riz. 1). Pour cette raison, pour économiser les métaux non ferreux, au lieu d'un câble avec une section plus grande, deux câbles ou plus avec une section plus petite sont souvent choisis.

Figure 1. Graphique de la dépendance de la densité de courant admissible sur la section des conducteurs en cuivre dans un câble tripolaire extérieur pour une tension de 6 kV avec isolation en papier imprégné, chauffé par le courant à une température de + 65 ° C à une température de l'air de +25 «C.

Lors de la sélection finale des fils et câbles à partir de l'état de chauffage autorisé selon les tableaux pertinents, il est nécessaire de prendre en compte non seulement le courant estimé de la ligne, mais également la méthode de pose, le matériau des fils et la température ambiante.

Les lignes de câbles pour des tensions supérieures à 1000 V, sélectionnées en fonction des conditions de chauffage à long courant admissible, sont également vérifiées pour le chauffage par des courants de court-circuit. Dans le cas où la température des conducteurs en cuivre et en aluminium des câbles à isolation en papier imprégné avec une tension jusqu'à 10 kV dépasse 200 ° C et des câbles pour une tension de 35 à 220 kV au-dessus de 125 ° C, leur section augmente en conséquence.

La section des fils et câbles des réseaux électriques internes avec une tension allant jusqu'à 1000 V est coordonnée avec les capacités de commutation des dispositifs de protection linéaires - fusibles et disjoncteurs - de sorte que l'inégalité est justifiée Azd / Azc h, où kz - le multiple du courant à long terme admissible du fil au courant nominal ou au courant du dispositif de protection Azs (de PUE). Si l'inégalité ci-dessus n'est pas satisfaite, la section principale sélectionnée doit être augmentée en conséquence.

Sélection de la section des câbles et des fils pour la perte de tension

La section des câbles et des conducteurs choisie par les conditions d'échauffement et compatible avec les capacités de commutation des dispositifs de protection relatifs à la perte de tension linéaire doit être vérifiée.

où U est la tension de la source d'énergie électrique, Unom est la tension au point de connexion du récepteur.

L'écart admissible de la tension aux bornes du moteur par rapport à la tension nominale ne doit pas dépasser ± 5 % et, dans certains cas, il peut atteindre + 10 %.

Dans les réseaux d'éclairage, la chute de tension pour les lampes les plus éloignées de l'éclairage de travail interne et des installations de projecteur d'éclairage externe ne doit pas dépasser 2,5% de la tension nominale des lampes, pour les lampes d'éclairage externe et de secours - 5%, et dans les réseaux avec tension 12.,. 42V — 10%. Une plus grande réduction de la tension entraîne une diminution significative de l'éclairage des lieux de travail, entraîne une diminution de la productivité du travail et peut conduire à des conditions dans lesquelles l'allumage des lampes à décharge n'est pas garanti. En règle générale, la tension la plus élevée des lampes ne doit pas dépasser 105% de sa valeur nominale.

Une augmentation de la tension des réseaux d'alimentation internes au-delà de ce qui est prévu dans les normes n'est pas autorisée, car elle entraîne une augmentation significative de la consommation d'énergie électrique, une diminution de la durée de vie de l'alimentation et de l'éclairage des équipements, et parfois à une baisse de la qualité des produits.

Riz. 2. Calcul de la perte de tension dans une ligne triphasée à trois voies lors du choix de la section des câbles et des fils: a-avec une charge en bout de ligne, b-avec plusieurs charges réparties.

Vérification de la section des fils d'une ligne triphasée à trois fils avec une charge à son extrémité (Fig.2, a), caractérisée par le courant nominal Azp et le facteur de puissance cos phi pour la perte de tension linéaire relative, effectuer comme suit:

où Unom est la tension nominale du réseau, V, Ro et Xo sont respectivement les résistances active et inductive d'un kilomètre de ligne, choisies dans les tableaux de référence, Ohm/km, Pp est la puissance active calculée de la charge , kW; L est la longueur de la ligne, km.

Pour une ligne principale triphasée trifilaire non ramifiée de section constante, supportant des charges réparties le long de celle-ci avec des courants nominaux Azstr1, AzR2, ..., Azr et les facteurs de puissance correspondants cos phi1, cos phi2, ..., cos phi éloigné de la source d'alimentation aux distances L1, L2, …, Ln (Fig. 2, b), la perte de tension linéaire relative au récepteur le plus éloigné :

où PRi puissance active - calculée i-ième charge éloignée de la source d'alimentation à une distance L.

Si la perte de tension relative calculée dU s'avère supérieure aux normes admissibles, il est nécessaire d'augmenter la section sélectionnée pour garantir la valeur normalisée de cette valeur.

Avec de faibles sections de fils et de câbles, la résistance inductive Xo peut être négligée, ce qui simplifie grandement les calculs correspondants. dans les réseaux de distribution triphasés à trois fils d'éclairage extérieur, qui diffèrent par une longueur significative, vous devez faire attention à l'inclusion correcte des luminaires équidistants, car sinon perte de tension sont inégalement répartis sur les phases et peuvent atteindre plusieurs dizaines de pour cent par rapport à la tension nominale.

Schémas d'allumage des luminaires équidistants pour l'éclairage extérieur: a - correct, b - incorrect

Sélection de la section de câble pour une densité de courant économique

Le choix de la section des fils et câbles, sans tenir compte des facteurs économiques, peut entraîner des pertes importantes d'énergie électrique dans les lignes et une augmentation significative des coûts d'exploitation.Pour cette raison, la section des fils des réseaux électriques avec alimentation interne de longueur considérable, ainsi que des réseaux fonctionnant avec un grand nombre d'heures d'utilisation de la charge maximale -Tmax > 4000 h - doit au moins être responsable de une densité de courant économique recommandée qui établit le rapport optimal entre les coûts d'investissement et les coûts d'exploitation, qui est définie comme suit :

où Azr - courant nominal de la ligne, sans tenir compte de l'augmentation de la charge en cas de pannes et de réparations, Jd - densité de courant économique basée sur le remboursement des coûts d'investissement dans un délai de 8 à 10 ans.

Section économique attendue arrondie à la norme la plus proche et, si elle s'avère supérieure à 150 mm2, une ligne de câble est remplacée par deux câbles ou plus avec une section totale correspondant à la section économique. Utiliser des câbles à faible charge variable avec une section inférieure à 50 mm2 Non recommandé.

Section des câbles et des fils avec une tension jusqu'à 1000 V avec le nombre d'heures d'utilisation de la charge maximale Tmax <4000 … 5000 h et toutes les branches vers les récepteurs de la même tension, les réseaux électriques des installations d'éclairage, les structures temporaires et les structures à courte durée de vie jusqu'à 3 à 5 ans ne sont pas choisies en fonction de la densité de courant économique.

Dans les réseaux triphasés à quatre passages, la section du conducteur neutre n'est pas calculée, mais au moins 50% de la section choisie pour les conducteurs principaux est prise, et dans les réseaux alimentant des lampes à décharge de gaz, qui provoquent la apparition d'harmoniques de courant plus élevées, comme pour les fils principaux.