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Dimensionierung der Stromkabel für durch Leistungsschalter gesteuerte Abgänge (Teil 2)

Dimensionierung der Stromkabel für durch Leistungsschalter gesteuerte Abgänge (Teil 2)

Dimensionierung der Stromkabel für durch Leistungsschalter gesteuerte Abgänge (Teil 2)


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2. Kriterien-2 Dauerstromkapazität (Ampacity)

Dieses Kriterium gilt damit für den QuerschnittDas Kabel kann den erforderlichen Laststrom bei der vorgesehenen Umgebungstemperatur und den Verlegungsbedingungen kontinuierlich führen. Ampacity ist die Stromstärke in Ampere, die ein Leiter unter den Bedingungen des umgebenden Mediums, in dem die Kabel installiert sind, kontinuierlich führen kann. Eine Ampazitätsstudie ist die Berechnung des Temperaturanstiegs des Leiters in einem Kabelsystem unter stationären Bedingungen.

Kabelstromfestigkeit, falls erforderlich, berechnet zu werden, als sie gemäß der folgenden in IEEE -399, Abschnitt 13 angegebenen Gleichung berechnet wird.

Formel - Kriterien-2 Dauerstromkapazität

Diese Gleichung basiert auf der Neher-McGrath-Methode, wobei

  • Tc ’ - zulässige Leitertemperatur (ºC)
  • Ta ’ - Umgebungstemperatur (entweder Boden oder Luft) (ºC)
  • ∆Td - Temperaturerhöhung des Leiters durch dielektrische Erwärmung
  • ∆Tint - Temperaturanstieg des Leiters durch Beheizung durch benachbarte Kabel (ºC)
  • Rac - elektrischer Wechselstromwiderstand des Leiters einschließlich Hauteffekt-, Näherungs- und Temperatureffekten (µ_ / ft)
  • R'ca - effektiver thermischer Gesamtwiderstand des Pfadszwischen dem Leiter und der umgebenden Umgebung, um die Auswirkungen des Belastungsfaktors, der Abschirmungs- / Mantelverluste, der metallischen Leitungsverluste, der Auswirkungen mehrerer Leiter in demselben Kanal usw. zu berücksichtigen (Temperatur Ωft, ºC-cm / W)
Aus der obigen Gleichung wird deutlich, dass die Nennstrombelastbarkeit eines Leiters von folgenden Faktoren abhängt:</ p>
  1. Umgebungstemperatur (Luft oder Boden)
  2. Gruppierung und Nähe zu anderen geladenen Kabeln, Wärmequellen usw.
  3. Montageart (oberirdisch oder unterirdisch)
  4. Wärmeleitfähigkeit des Mediums, in dem das Kabel installiert ist
  5. Wärmeleitfähigkeit der Kabelbestandteile

Beachten Sie jedoch bitte, dass bei der Größenbestimmung eine Leistung berücksichtigt wirdKabel berechnen wir niemals die Stromstärke. Die obige Gleichung wird verwendet, um die Kabelstärken einzelner Installationen zu analysieren. Für die verschiedenen Kabeltypen und Kabelinstallationsmethoden stehen standardmäßige Stromstärketabellen zur Verfügung, mit denen die Strombelastbarkeit eines Kabels für eine bestimmte Anwendung bestimmt werden kann.

Diese Normen enthalten tabellierte Angaben zur Strombelastbarkeit im Herstellerkatalog für Kabel, die in Luft, in einer Kanalbank, direkt unter der Erde oder in Schalen für bestimmte, klar definierte Bedingungen installiert sind.

Aus diesem Grund müssen wir die Referenz des Herstellerkatalogs angeben, aus der die Ampazitätswerte entnommen werden.

Nun einmal die Strombelastbarkeit eines Kabelswird aus dem Standardkatalog gefunden; Wir konvertieren diese Nennleistung (Ampacity) in den tatsächlichen Verlegungszustand. Die Standardstromwerte für Kabel werden durch die Anwendung geeigneter Multiplikationsfaktoren geändert, um den tatsächlichen Installationsbedingungen Rechnung zu tragen. Daher definieren wir hier einen weiteren Begriff, der als Ampazitätsderationsfaktor bezeichnet wird.

Ampacity-Dauerfaktor wird als definiertProdukt aus verschiedenen Faktoren, die für die Fraktion verantwortlich sind, nimmt die Stromstärke des Leiters ab. Diese Faktoren und die körperliche Verfassung sind folgende:

  1. K1 = Schwankung der Umgebungslufttemperatur für in Luft / Bodentemperatur verlegte Kabel für unterirdisch verlegte Kabel
  2. K2 = Anordnung zur Kabelverlegung.
  3. K3 = Verlegungstiefe für direkt in der Erde verlegte Kabel.
  4. K4 = Änderung des thermischen Widerstands des Bodens.
Ampacity Deration factor = Produkt der anwendbaren Multiplikationsfaktoren zwischen 1 und 4 (oben aufgeführt).</ p>

K = K1 × K2 × K3 × K4

Nun woher bekommen wir diese Multiplikation?Faktoren, um den Gesamtstromverlustfaktor zu finden? Wiederum erhalten wir diese Werte aus dem Herstellerkatalog, da der Hersteller des Kabels am besten in der Lage ist, die praktischen Versuche und Tests an den Kabeln durchzuführen und die prozentuale / gebrochene Abnahme der Strombelastbarkeit des Kabels unter verschiedenen Bedingungen festzustellen.

Zum besseren Verständnis des Stromstärkefaktors ist die folgende bildliche Darstellung nachfolgend aufgeführt.

Die Tabelle für den Dämpfungsfaktor für die Stromstärke wird zusammen mit der bildlichen Darstellung unten angegeben.

Der Leser weist jedoch darauf hin, dass die Tabelle der in diesem Artikel angegebenen Werte für den Leistungswiderstand anhand des Herstellerkatalogs überprüft wird, der für das Projekt verwendet werden soll.

Bewertungsfaktoren für Schwankungen der Umgebungslufttemperatur:

Lufttemperatur - ° C 20 25 30 35 40 45 50 55
Bewertung
Faktoren
Dirigent
Temp. 90 ° C
1.81 1.41 1.10 1.05 1.00 0.95 0.89 0.84

Bewertungsfaktoren für Schwankungen der Bodentemperatur:

Bodentemperatur - ° C 20 25 30 35 40 45 50
Bewertung
Faktoren
Dirigent
Temp. 90 ° C
1.12 1.08 1.04 0.96 0.91 0.87 0.82

Bewertungsfaktoren für mehradrige Kabel, die auf offenen Racks in der Luft verlegt sind:

Bewertungsfaktoren für Multicore-Kabel
Nr. Von
Felsen
Keine Kabel pro Rack
1 2 3 6 9
1 1.00 0.98 0.96 0.93 0.92
2 1.00 0.95 0.93 0.90 0.89
3 1.00 0.94 0.92 0.89 0.88
6 1.00 0.93 0.90 0.87 0.86
Bewertungsfaktoren für Multicore-Kabel 2
Nr. Von
Felsen
Keine Kabel pro Rack
1 2 3 6 9
1 1.00 0.84 0.80 0.75 0.73
2 1.00 0.80 0.76 0.71 0.69
3 1.00 0.78 0.74 0.70 0.68
6 1.00 0.76 0.72 0.68 0.66

Bewertungsfaktoren für einadrige Kabel in Dreiblatt-Schaltkreisen, die auf offenen Racks in Luft verlegt sind

Bewertungsfaktoren für einadrige Kabel in Dreiblatt-Schaltkreisen, die auf offenen Racks in der Luft verlegt sind
Nr. Von
Felsen
Keine Stromkreise pro Rack
1 2 3
1 1.00 0.98 0.96
2 1.00 0.95 0.93
3 1.00 0.94 0.92
6 1.00 0.93 0.90

Bewertungsfaktoren für Gruppen von mehradrigen Kabeln, die direkt in Erde in horizontaler Anordnung verlegt werden

Abstand
Bewertungsfaktoren für Gruppen von Multicore-Kabeln
Anzahl der Kabel in einer Gruppe
2 3 4 6 8
Kabel berühren sich 0.79 0.69 0.62 0.54 0.50
15 cm 0.82 0.75 0.69 0.61 0.57
30 cm 0.87 0.79 0.74 0.69 0.66
45 cm 0.90 0.83 0.79 0.75 0.72
60 cm 0.91 0.86 0.82 0.78 0.76

Bewertungsfaktoren für die Gruppierung von mehradrigen Kabeln, die in Reihenanordnung direkt in Boden gelegt werden:

Abstand Anzahl der Kabel
4 6 8
Kabel berühren sich 0.60 0.51 0.45
15 cm 0.67 0.57 0.51
30 cm 0.73 0.63 0.57
45 cm 0.76 0.67 0.59
60 cm 0.78 0.69 0.61

Bewertungsfaktoren für die Gruppierung von einadrigen Kabeln, die in in horizontaler Anordnung direkt in Erde verlegten Dreiblatt-Stromkreisen verlegt werden:

Abstand
Bewertungsfaktoren für die Gruppierung von einadrigen Kabeln
Anzahl der Stromkreise in der Gruppe
2 3 4 6 8
Kabel berühren sich 0.78 0.68 0.61 0.53 0.48
15 cm 0.81 0.71 0.65 0.58 0.54
30 cm 0.85 0.77 0.72 0.66 0.62
45 cm 0.88 0.81 0.76 0.71 0.67
60 cm 0.90 0.83 0.79 0.76 0.72

Bewertungsfaktoren für die Verlegungstiefe für direkt im Boden verlegte Kabel:

* Stromspannung Tiefe der Verlegung 75 90 105 120 150 180 und über
1,1 kV Bewertungsfaktor bis 25 mm². 1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95
Bewertungsfaktor über 25 mm² und
bis zu 300 mm²
1.00 0.98 0.97 0.96 0.94 0.93
Bewertungsfaktor über 300 mm². 1.00 0.97 0.96 0.95 0.92 0.91

Bewertungsfaktoren für die Änderung des Wärmewiderstands von Böden:

(mehradrige Kabel direkt in Erde verlegt)

Nennbereich von
Leiter in mm
Bewertungsfaktoren für den Wert des thermischen Widerstands des Bodens in ° C cm / Watt
100 120 150 200 250 300
25 1.14 1.08 1.00 0.91 0.84 0.78
35 1.15 1.08 1.00 0.91 0.84 0.77
50 1.15 1.08 1.00 0.91 0.84 0.77
70 1.15 1.08 1.00 0.90 0.83 0.76

Bewertungsfaktoren für die Änderung des thermischen Widerstands des Bodens, drei einadrige Kabel, die direkt im Boden verlegt sind:

(drei Kabel in Dreiblattberührung)

Nennbereich von
Leiter in mm
Bewertungsfaktoren für den Wert des thermischen Widerstands des Bodens in ° C cm / Watt
100 120 150 200 250 300
25 1.19 1.09 1.00 0.88 0.80 0.74
35 1.20 1.09 1.00 0.88 0.80 0.74
50 1.20 1.09 1.00 0.88 0.80 0.74

Wenden wir uns nun den Ampazitätskriterien an, um das Kabel eines Motors zu dimensionieren. Die Mindestgröße gemäß Kriterien-1 ist bereits in Teil-1 dieses Artikels festgelegt.

Nein. Eingabe erforderlich Eingangsquelle
1 Nennleistung der Last (hier nehmen wir es als 160 kW Motor an) Liste der mechanischen / Prozessladungen
2 Motordaten (PF und Wirkungsgrad, hier betrachten wir einen PF von 0,85 und einen Motorwirkungsgrad von 95%) Vom Motordatenblatt des Herstellers
3 Art des zu verwendenden Kabels (Hier betrachten wir Aluminium, XLPE, 3-adriges Kabel) Technische Projektspezifikation (für Isolierungs- und Leitermaterial)
4 Umgebungstemperatur der elektrischen Auslegung (Wir betrachten eine Umgebungstemperatur der elektrischen Auslegung von 50 ° C) Technische Spezifikation des Projekts
5 Liegezustand Vom elektrischen Kabelverlauf
6 Kabelstromfestigkeit und Degradationsfaktoren Aus dem Katalog der renommierten Kabelhersteller

Nennlaststrom für 160 kW Motor = 160 x 1000 / (1,732 x 415 x 0,85 x Motorwirkungsgrad)
Bemessungslaststrom für den Motor = 275,66 Ampere

Wenn nun davon ausgegangen wird, dass Kabel in offenen Racks in der Luft verlegt sind, gilt der geltende Stromstärkegradationsfaktor:

K = K1 X K2 (K3 und K4 sind in diesem Fall nicht anwendbar)
K1 = 0,89
K2 = 0,70 (unter der Annahme, dass 3 Kabel-Rack-Nr. mit der Anzahl der Kabel / Rack 6 sind und die Kabel in Berührung miteinander verlegt sind)

K = 0,89 x 0,70 = 0,623

Jetzt sollte K x Cable Ampacity größer oder gleich dem erforderlichen Laststrom sein.
Aluminium, XLPE, 3C x 300 Sq mm Kabel hat eine Strombelastbarkeit in Luft = 461 Ampere

Anwenden des Ampazitätsfaktor = 461 * 0,623 = 287,203 Ampere Dies ist größer als der erforderliche Laststrom von 275,6 Ampere.

Daher ist die Kabelgröße, die aufgrund des Dauerstrombedarfs ausgewählt wird, ein einzelner Durchgang von 3C x 300 mm², Aluminium, XLPE.


</ p>

Fazit:

Ein Motor mit einer Nennleistung von 160 kW, der vom Luftkreislauf gesteuert wirdDer vom Haupt-PCC mit einer Fehlerbewertung von 50kA gespeiste und durch ein Aluminium-XLPE-Kabel angeschlossene Leistungsschalter erfordert aufgrund der Kurzschlussfestigkeit eine Kabelgröße von mindestens 3C x 240 Sq mm. Die gewählte Größe ist jedoch aufgrund des Dauerstromanforderungen 3c x 300 Sq mm.

Das dritte und letzte Kriterium des Spannungsabfalls wird in Teil 3 dieses Artikels beschrieben.

Bemerkungen: