6. Dobór kabli

1. Na nagrzewanie prądem obciążenia długotrwałego

Dobór przekroju przewodu przeprowadzamy w ten sposób, aby obciążenie robocze nie przekraczało jego obciążalności długotrwałej. Z racji tego, że część kabli będzie położona w korytkach w budynkach, dobieramy przekroje tak, jakby były prowadzone w powietrzu.

I_r ≤ I_dop

I_r - prąd roboczy pojedynczego odbiornika lub grupy odbiorników,

I_dop - obciążalność długotrwała przewodu (kabla).

Prąd roboczy grupy odbiorników wyznacza się z mocy szczytowej tych odbiorników.

Obciążalność długotrwałą odczytuje się z tabel (normy ).

1. Dobieramy kabel do budynku nr 1 ; hala obróbki mechanicznej:

P_S = 191.3 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 191.3 / ( *0.4*0.93) = 296.9 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 150 mm² oraz I_dop = 335 A

2. Dobieramy kabel do budynku nr 2 ; hala maszyn:

P_S = 200.77 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 200.77 / ( *0.4*0.93) = 311.59 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 150 mm² oraz I_dop = 335 A

3. Dobieramy kabel do budynku nr 3 ; dział remontowy:

P_S = 56.65 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 56.65 / ( *0.4*0.93) = 87.92 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 25 mm² oraz I_dop = 110 A

4. Dobieramy kabel do budynku nr 4 ; dział transportowy:

P_S = 42.60 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 42.60 / ( *0.4*0.93) = 66.12 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 16 mm² oraz I_dop = 84 A

5. Dobieramy kabel do budynku nr 5 ; kotłownia:

P_S = 38.60 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 38.60 / ( *0.4*0.93) = 59.91 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 10 mm² oraz I_dop = 62 A

6. Dobieramy kabel do budynku nr 6 ; pompownia:

P_S = 69.46 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 69.46 / ( *0.4*0.93) = 107.8 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 25 mm² oraz I_dop = 110 A

7. Dobieramy kabel do budynku nr 7 ; budynek administracji:

P_S = 37.07 kW

U_n = 0.4 kV

cosϕ = 0.93

I_r = 37.07 / ( *0.4*0.93) = 57.54 A

dobieramy kabel Cu o przekroju 10 mm² oraz I_dop = 62 A

2. Korekta uwzględniająca wzajemne zbliżenia kabli

W związku z ułożeniem wielu kabli obok siebie musieliśmy sprawdzić, przy użyciu współczynników poprawkowych, prawidłowość doboru kabli. Mimo tego, iż kable nie są położone razem na całej ich długości założyliśmy najbardziej wymagający wariant biorąc pod uwagę że przez jakiś czas oddziałują na siebie wszystkie (dla tego przekrój kabla do budynku 4 dobieramy jak dla czterech równoległych kabli a nie dwóch).

Nowy prąd dopuszczalny dla kabli w warstwie liczyliśmy ze wzoru:

I_dop` = I_dop * k_pop

gdzie k_pop - jest współczynnikiem poprawkowym uwzględniającym wzajemne zbliżenie kabli.

1. Dla kabla do budynku nr 1:

k_pop dla czterech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.73

I_dop` = 335 * 0.73 = 244.55 A ≤ I_r = 296.9 A

więc dobieramy nowy przekrój 240 mm² I_dop = 448 AI

_dop ` = 448 * 0.73 = 327.04 A ≥ I_r = 296.9 A

2. Dla kabla do budynku nr 2:

k_pop dla trzech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.78

I_dop` = 335 * 0.78 = 261.3 A ≤ I_r = 311.6 A

więc dobieramy nowy przekrój 240 mm² I_dop = 448 A

I_dop ` = 448 * 0.78 = 349.44 A ≥ I_r = 311.6 A

3. Dla kabla do budynku nr 3:

k_pop dla czterech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.73

I_dop` = 110 * 0.73 = 80.3 A ≤ I_r = 87.9 A

więc dobieramy nowy przekrój 35 mm² I_dop = 136 A

I_dop ` = 136 * 0.73 = 99.28 A ≥ I_r = 87.9 A

4. Dla kabla do budynku nr 4:

k_pop dla czterech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.73

I_dop` = 84 * 0.73 = 61.32 A ≤ I_r = 66.12 A

więc dobieramy nowy przekrój 25 mm² I_dop = 110 A

I_dop ` = 110 * 0.73 = 80.3 A ≥ I_r = 66.12 A

5. Dla kabla do budynku nr 5:

k_pop dla trzech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.78

I_dop` = 62 * 0.78 = 48.36 A ≤ I_r = 59.9 A

więc dobieramy nowy przekrój 16 mm² I_dop = 84 A

I_dop ` = 84 * 0.78 = 65.52 A ≥ I_r = 59.9 A

6. Dla kabla do budynku nr 6:

k_pop dla trzech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.78

I_dop` = 110 * 0.78 = 85.8 A ≤ I_r = 107.8 A

więc dobieramy nowy przekrój 50 mm² I_dop = 170 A

I_dop ` = 170 * 0.78 = 132.6 A ≥ I_r = 107.8 A

7. Dla kabla do budynku nr 7:

k_pop dla czterech kabli ułożonych w odległości do 100 mm wynosi : 0.73

I_dop` = 62 * 0.73 = 45.26 A ≤ I_r = 57.5 A

więc dobieramy nowy przekrój 16 mm² I_dop = 84 A

I_dop ` = 84 * 0.73 = 61.32 A ≥ I_r = 57.5 A

3. Dobór kabli na nagrzewanie prądem zwarciowym

Dobrane przekroje kabli nie zostały sprawdzone na warunki zwarciowe. Powodem tego był brak obliczeń dla prądów zwarciowych dla poszczególnych budynków.

4. Dobór kabli na spadek napięcia

Przepływ prądu wzdłuż linii wywołuje w niej spadek napięcia, który jest odwrotnie proporcjonalny do przekroju przewodów. Większość urządzeń nie działa poprawnie przy obniżonym napięciu, należy więc tak dobrać przekroje przewodów aby napięcie na końcu linii nie było niższe od dopuszczalnego.

W projekcie dobraliśmy przekroje na drodze wyznaczenia maksymalnych spadków napięcia przy danym przekroju przewodów i porównaliśmy z dopuszczalnym spadkiem napięcia. Musi być przy tym spełniony warunek:

Δ U_max ≤ Δ U_dop

gdzie: Δ U_dop - dopuszczalny spadek napięcia w sieci

Jeżeli Δ U_max > Δ U_dop , to przyjmuje się większy przekrój przewodów i dla skorygowanego przekroju sprawdza się ponownie spełnienie warunku:

Δ U_max ≤ Δ U_dop

Przyjęto, iż dla dobieranej sieci przemysłowej (odbiory oświetleniowe i odbiory silnikowe zasilane z tych samych obwodów ), spadek dopuszczalny wynosi 2 %.

Spadek napięcia liczyliśmy z następującego wzoru:

gdzie: γ_Al = 53 [ m/Ω*mm² ] U = 0.4 [ kV ] X₀ = 0.1 [ Ω ]

cos  = 0.93 sin  = 0.37

I^cz , I^b - prądy (czynny i bierny) płynące do danego budynku

s - przekrój przewodu

l - długość przewodu

R, X - rezystancja i reaktancja danego przewodu

1. budynek 1

Ponieważ spadek napięcia jest mniejszy od 2% nie wymagana jest zmiana przekroju.

2. budynek 2

Ponieważ spadek napięcia jest mniejszy od 2% nie wymagana jest zmiana przekroju.

3. budynek 2

Ponieważ spadek napięcia jest mniejszy od 2% nie wymagana jest zmiana przekroju.

4. budynek 4

Ponieważ spadek napięcia jest mniejszy od 2% nie wymagana jest zmiana przekroju.

5. budynek 5

Ponieważ spadek napięcia jest większy od 2% wymagana jest zmiana przekroju.

Zwiększamy przekrój na 25mm².

Teraz U < 2% więc zastosowany przekrój jest wystarczający.

6. budynek 6

Ponieważ spadek napięcia jest mniejszy od 2% nie wymagana jest zmiana przekroju.

7. budynek 7

Ponieważ spadek napięcia jest większy od 2% wymagana jest zmiana przekroju.

Zwiększamy przekrój na 25mm².

Teraz U < 2% więc zastosowany przekrój jest wystarczający.

Ostatecznie dobraliśmy kable z żyłami miedzianymi w izolacji polwinitowej i powłoce polwinitowej o przekrojach:

1) s = 240 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 240 mm²

2) s = 240 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 240 mm²

3) s = 35 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 35 mm²

4) s = 25 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 25 mm²

5) s = 25 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 25 mm²

6) s = 50 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 50 mm²

7) s = 25 [ mm² ] YKY 400 V 4 x 25 mm²

---