Sådan beregnes kabelstørrelse: En trin-for-trin guide til sikre, rigtige projekter

At få den rigtige lederstørrelse er en af de beslutninger, der stille og roligt afgør, om en installation kører komfortabelt i tredive år eller overophedes i sin første varme sommer. Et underdimensioneret kabel spilder energi, forkorter isoleringens levetid og skaber en ægte brandrisiko; et kabel, der er to størrelser for stort, binder penge i kobber, det kredsløb aldrig havde brug for. At lære at beregne kabelstørrelse handler i virkeligheden om at balancere fire forskellige kontroller mod hinanden.

Denne vejledning følger den samme rækkefølge, som vores ingeniører bruger, når en kunde indsender en belastningsplan: find designstrømmen, ret den til den måde, kablet faktisk er installeret på, bekræft spændingsfaldet over hele løbslængden, og bekræft, at lederen overlever en kortslutning.

Hvad en korrekt kabelstørrelse egentlig betyder

En leder er kun korrekt dimensioneret, når alle fire nedenstående betingelser er opfyldt på samme tid. Hvis en af ​​dem fejler, skal du gå op til det næste standardtværsnit og gentage beregningen. At springe et tjek over er den mest almindelige årsag til, at et kabel har en perfekt størrelse på papiret og derefter fejler på stedet.

Trin 1: Etabler designstrømmen

Alt begynder med den kontinuerlige strøm, som kablet skal bære, normalt skrevet som Ib. For en trefaset belastning er forholdet:

Ib = P / (1.732 × U × PF)

For et enkeltfaset eller DC-kredsløb skal du blot droppe 1.732:

Ib = P / (U × PF)

Tag en 55 kW trefaset motor på en 400 V-forsyning med en effektfaktor på 0,86. Så Ib = 55.000 / (1.732 × 400 × 0.86), hvilket kommer til cirka 92 A. Brug den reelle effektfaktor frem for at antage enhed, fordi forskellen mellem 0,86 og 1,0 er omkring 16 procent af strømmen og er ofte præcis den margin, der afgør en spændingsfaldskontrol. Hvis belastningen er en motor, skal du også se på startstrømmen, da beskyttelsesanordningen skal køre gennem starten uden at udløse.

Designstrøm er ikke afbryderklassificeringen

Når Ib er kendt, skal du vælge en beskyttelsesenhed, hvis klassificering er mindst Ib, og derefter bekræfte, at den reducerede kabelkapacitet mindst er enhedsklassificeringen. At arbejde i den rækkefølge holder lederen både beskyttet og termisk komfortabel.

Trin 2: Anvend deratingfaktorer for reelle forhold

Katalogstrømværdier forudsætter et referencesæt af betingelser, normalt et kredsløb i fri luft ved 30 °C eller et kredsløb begravet i jord ved 20 °C. Reelle installationer matcher sjældent disse antagelser, så hver afvigelse håndteres med en korrektionsfaktor, og faktorerne multipliceres:

Iz = It × k1 × k2 × k3 ...

hvor det er den angivne vurdering, og Iz er den faktisk tilgængelige kapacitet. En gruppe på tre belastede kredsløb i en kanal på en 40 °C dag kan miste en tredjedel af den nominelle værdi, før spændingsfald overhovedet tages i betragtning.

Som et eksempel giver en faktor på 0,87 for en 40 °C omgivelsestemperatur ganget med 0,75 for gruppering 0,65, så et kabel med 130 A er kun godt for omkring 85 A i det arrangement. Læg aldrig korrektionsfaktorer sammen; gange dem altid.

Trin 3: Tjek spændingsfald undervejs

Spændingsfald er den kontrol, der oftest tvinger en større leder på lange fødere, og det kan ikke bedømmes ud fra en strømtabel alene. For den resistive del af kredsløbet:

Vd = k × I × L × R / 1000

hvor k er 2 for enkeltfasede og jævnstrømskredsløb og 1,732 for trefasede, I er belastningsstrømmen i ampere, L er envejsvejslængden i meter, og R er ledermodstanden i ohm pr. kilometer. Det procentvise fald er derefter Vd divideret med den nominelle spænding, ganget med 100. De fleste lavspændingsinstallationer arbejder til 3 procent ved det endelige kredsløb og 5 procent samlet.

I vores eksempel giver et løb på 80 m ved 92 A på en 50 mm² kobberleder med en modstand på omkring 0,387 ohm pr. På en 300 m løb ville den samme beregning fejle og skubbe tværsnittet op ad flere trin, hvilket netop er grunden til, at rutelængde hører med i beregningen fra begyndelsen.

Trin 4: Bekræft kortslutningsmodstand

Et kabel skal også overleve fejlstrømmen, så længe det tager beskyttelsesenheden at rydde det. Den adiabatiske ligning håndterer dette på én linje:

S = kvadratroden af (I² × t) / k

hvor S er det mindste tværsnit i mm², I er den potentielle fejlstrøm i ampere, t er frakoblingstiden i sekunder, og k er en konstant for leder- og isolationskombinationen. Typiske værdier er omkring 143 for kobber med XLPE-isolering, 115 for kobber med PVC og 94 for aluminium med XLPE.

En 6 kA fejl ryddet på 0,1 s i et kobber XLPE-kabel kræver kvadratroden af ​​(6000² × 0,1) divideret med 143, hvilket er omkring 13 mm². Vores 50 mm² leder er behagelig. Læg mærke til, hvor meget t betyder noget: den samme fejl, der udredes på et sekund, ville kræve ca. 42 mm², hvorfor beskyttelsesindstillinger og kabelstørrelse hører hjemme i den samme samtale.

At sætte det hele sammen

Her er den komplette sekvens for 55 kW motoren på en 80 m kørsel, med tal afrundet for tydelighedens skyld.

1. Designstrøm: 92 A ved 400 V med en effektfaktor på 0,86. Beskyttelsesanordning vurderet til 100 A.
2. Installationsbetingelser: XLPE kobberkabel på en bakke med to andre belastede kredsløb, 40 °C omgivende. Kombineret deratingfaktor 0,65.
3. Første prøve ved 35 mm²: tabuleret kapacitet ca. 130 A, dereret til ca. 85 A. Mislykkes, fordi 85 A er under 100 A-enhedens rating.
4. Anden prøve ved 50 mm²: reduceret kapacitet omkring 100 A. Opfylder enhedens rating.
5. Spændingsfald ved 50 mm² over 80 m: 4,9 V eller 1,2 procent. Består.
6. Kortslutningskrav: 13 mm² minimum for en 6 kA fejl udbedret på 0,1 s. Består.
7. Resultat: 0,6/1 kV XLPE-isoleret kobberkabel, fire ledere på 50 mm², med beskyttelse indstillet til at afhjælpe en fejl inden for 0,1 s.

Fra beregningen til det kabel, du faktisk bestiller

Et tværsnit er kun en del af specifikationen. Isoleringstypen ændrer, hvor meget strøm en leder kan bære, fordi XLPE-isolerede kabler arbejder ved højere ledertemperaturer end PVC-ækvivalenter og derfor har brug for et mindre tværsnit for samme belastning. Vi sammenligner de to konstruktioner mere detaljeret i denne artikel vedr XLPE- og PVC-isoleret strømkabelydelse . Ledermateriale har også betydning: Ledere af aluminium og aluminiumslegeringer er lettere og mere økonomiske, men har brug for et større tværsnit for den samme strøm.

Nominel spænding 0,6/1kV XLPE-isoleret strømkabel Den nominelle spænding 0,6/1kV tværbundet polyethylenisoleret strømkabel anvender kemiske eller fysiske metoder til at transformere polyethylenmolekyler fra en lineær struktur... Se produkt →

For størstedelen af lavspændingsdistributionsarbejde dækker 0,6/1 kV XLPE-isoleret strømkabel i kobber eller aluminium området, og ovenstående beregning gælder direkte. Ved mellemspænding er metoden uændret, men deratingtabeller, fejlniveauer og krav til isoleringstykkelse er forskellige, så feedere fra 3,6/6 kV op til 26/35 kV dimensioneres normalt i forhold til forsyningens egne netdata.

Nominel spænding 3,6/6kV–26/35kV XLPE-isoleret strømkabel Den nominelle spænding 3,6/6kV–26/35kV tværbundet polyethylenisoleret strømkabel anvender en avanceret tværbindingsproces. Gennem kemiske eller fysiske metoder, polye... Se produkt →

Dimensionering til solenergi, VFD og andre specielle belastninger

Nogle kredsløb har brug for en modificeret version af samme procedure. Solar DC-strenge fører kontinuerlig strøm ved høj omgivende temperatur på en tagterrasse, så deratingfaktoren anvendes på et kabel, der allerede er varmt, og spændingsfaldet holdes ofte på 1 eller 2 procent, fordi inverterens effektivitet lider i begge ender af dets inputvindue. Drevkredsløb med variabel frekvens tilføjer harmonisk indhold og pulserende spænding, så skærmet kabel og en kontrol af den nominelle spænding til jord bliver begge en del af dimensioneringsøvelsen.

Fotovoltaisk kabel (PV-kabel) Produktoversigt Fotovoltaisk kabel er en kritisk komponent, der bruges til DC-sidetransmission inden for solcelleanlæg. Specielt udviklet til riggen... Se produkt →

Brandsikre, termitbestandige og jernbanekabler følger den samme aritmetik, men den gældende standard tilføjer begrænsninger såsom kredsløbsintegritet under brand, som ingen beregning kan erstatte.

Almindelige størrelsesfejl, vi ser i udbudsmaterialet

• Anvender en deratingfaktor og glemmer resten, når gruppering, omgivelsestemperatur og jordbundsforhold virker på én gang.
• Brug af 20 °C modstandsværdier for en leder, der vil fungere ved 70 °C eller 90 °C.
• Dimensionering til en afbryder, der allerede var specificeret, snarere end til den faktiske belastning.
• Ignorerer neutralen på kredsløb med harmoniske-rige belastninger, såsom kontor-it-udstyr eller LED-belysning.
• Hvis vi antager, at et større kabel løser et spændingsfaldsproblem, når det virkelige problem er rutelængde eller dårlig effektfaktor.
• Glemmer det mindste tværsnit, der kræves for mekanisk styrke og beskyttelseslederkontinuitet.

Kør tallene med en producent, der gør dette dagligt

Wuxi Guanghuan Cable har fremstillet ledninger og kabler i Guanlin, Yixing, området kendt som Kinas kabelby, siden 1998. Vores sortiment dækker lav- og mellemspændingskabler, luftledere, elektriske udstyrskabler og specialkabler til solcelleanlæg, jernbanetransit og brandsikre applikationer, med mere end 300 plus-0 serier produceret på tværs af 1000-0 serier og testlinjer. Oplysningerne om vores godkendelser, herunder TUV Rheinland-certificering og ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 og ISO 50001 systemcertifikater, er angivet på vores produktcertificeringsside .

Send os belastningsplanen, rutelængden, installationsmetoden og de omgivende forhold, og vores ingeniører vil køre de samme fire kontroller, som er beskrevet ovenfor, og vende tilbage med et tværsnit, en isoleringstype og en kabelkonstruktion, der vil bestå inspektionen første gang.