راهنمای انتخاب کابل برق عایق شده XLPE: نرخ جریان، افت ولتاژ و برش متقابل
انتخاب مقطع مناسب کابل قدرت با عایق XLPE یک مسئله چهار متغیره است: جریان بار، روش نصب، شرایط محیطی و افت ولتاژ. اگر ترتیب را اشتباه انتخاب کنید، یا بیش از حد مس مصرف می‌کنید یا کابل را داغ می‌کنید. این راهنما مراحل محاسبه‌ای را که در پروژه‌های صادراتی خودمان استفاده می‌کنیم، شرح می‌دهد.
مرحله ۱ — تعیین جریان طراحی
از بار متصل شده بر حسب kVA شروع کنید، ضریب تنوع نصب را اعمال کنید و به آمپر تبدیل کنید:
Ib = S × 1000 / (√3 × Un) برای بار سه فاز، که در آن S بر حسب kVA و Un ولتاژ خط به خط ۴۰۰ ولت است.
به عنوان مثال، یک پارک صنعتی ۱۲ مگاواتی که در اوج مصرف ۸ مگاولت آمپر می‌کشد، به حدود ۱۱۵۵۰ آمپر در هر فاز نیاز دارد — که بلافاصله به شما می‌گوید طراحی از چندین فیدر موازی تشکیل خواهد شد تا یک کابل.
مرحله ۲ — خواندن رتبه جریان پایه
ظرفیت جریان پایه کابل مسی XLPE ۰.۶/۱ کیلو ولت، هادی ۹۰ درجه سانتیگراد، هوای ۳۰ درجه سانتیگراد و مقاومت حرارتی خاک ۲.۵ K·m/W، در زیر نشان داده شده است. مقادیر مس و آلومینیوم تقریباً با یک اندازه پله متفاوت هستند.
| مقطع | در هوا (تک هسته) | در خاک (تک هسته) | در هوا (۳ هسته) | در خاک (۳ هسته) |
|---|---|---|---|---|
| ۱۰ میلی‌متر مربع | ۷۷ آمپر | ۹۴ آمپر | ۶۰ آمپر | ۷۷ آمپر |
| ۳۵ میلی‌متر مربع | ۱۶۰ آمپر | ۱۸۵ آمپر | ۱۲۵ آمپر | ۱۵۵ آمپر |
| ۷۰ میلی‌متر مربع | ۲۴۵ آمپر | ۲۷۰ آمپر | ۲۰۰ آمپر | ۲۲۵ آمپر |
| ۱۵۰ میلی‌متر مربع | ۴۰۰ آمپر | ۴۱۰ آمپر | ۳۲۵ آمپر | ۳۴۵ آمپر |
| ۳۰۰ میلی‌متر مربع | ۶۳۵ آمپر | ۶۱۰ آمپر | ۵۰۵ آمپر | ۵۱۵ آمپر |
مرحله ۳ — اعمال ضرایب کاهش ظرفیت
جداول سازنده فرض می‌کنند که در دنیای ایده‌آل هستیم. نصب‌های واقعی چهار ضریب تصحیح را در هم ضرب می‌کنند:
| شرایط | محدوده | ضریب معمول |
|---|---|---|
| دمای هوای محیط | مرجع ۳۰ درجه سانتیگراد؛ معمول ۴۰ درجه سانتیگراد | ۰.۸۷ – ۰.۹۱ |
| دمای خاک | مرجع ۲۰ درجه سانتیگراد؛ ۳۰ درجه سانتیگراد مناطق گرمسیری | ۰.۸۷ – ۰.۹۳ |
| مقاومت حرارتی خاک | مرجع ۲.۵ K·m/W؛ شن خشک ۳.۵ | ۰.۸۰ – ۰.۸۵ |
| گروه‌بندی، سه مدار در هوا در تماس | ۳ کابل در هر سینی | ۰.۷۳ |
| عمق دفن | مرجع ۱.۰ متر | ۱.۰۰ – ۰.۹۵ |
ظرفیت جریان تصحیح شده = رتبه پایه × kدما × kخاک × kگروه × kعمق. یک کابل سه هسته‌ای ۱۵۰ میلی‌متر مربعی با رتبه ۳۲۵ آمپر در هوا در یک اتاق تاسیسات گرمسیری با دو مدار موازی به ۳۲۵ × ۰.۸۹ × ۰.۷۵ = ۲۱۷ آمپر تبدیل می‌شود — کاهشی ۳۳٪ که اکثر خریداران بار اول را شگفت‌زده می‌کند.
مرحله ۴ — بررسی افت ولتاژ
افت ولتاژ برای یک مدار سه فاز به صورت زیر محاسبه می‌شود:
ΔU = √3 × I × L × (R cosφ + X sinφ) / 1000 بر حسب ولت، با R بر حسب Ω/km در دمای عملیاتی و L بر حسب کیلومتر.
با استفاده از مس XLPE ۱۵۰ میلی‌متر مربعی (R = ۰.۱۲۴ Ω/km، X = ۰.۰۸ Ω/km)، طول ۲۵۰ متر، ۳۰۰ آمپر، cosφ = ۰.۸۵: ΔU = ۱.۷۳۲ × ۳۰۰ × ۰.۲ × (۰.۱۰۵ + ۰.۰۴۲) = ۱۵.۳ ولت، یا ۳.۸٪ از ۴۰۰ ولت. در محدوده معمول ۵٪، بنابراین انتخاب ۱۵۰ میلی‌متر مربع باقی می‌ماند.
مرحله ۵ — تأیید مقاومت در برابر اتصال کوتاه
XLPE دمای هادی ۲۵۰ درجه سانتیگراد را برای خطای حداکثر پنج ثانیه مجاز می‌داند. از معادله آدیاباتیک S = I√t / k با k = ۱۴۳ برای مس XLPE استفاده کنید. یک خطای ۲۵ کیلو آمپر که در ۰.۲ ثانیه پاک می‌شود نیاز به S = ۲۵۰۰۰ × ۰.۴۴۷ / ۱۴۳ = ۷۸ میلی‌متر مربع دارد، بنابراین یک کابل ۹۵ میلی‌متر مربعی بر اساس وظیفه خطا انتخاب می‌شود، حتی اگر ۷۰ میلی‌متر مربع بار را حمل کند.
چک لیست انتخاب سریع
- جریان طراحی محاسبه شده از kVA، نه از kW نصب شده.
- روش نصب شناسایی شده: سینی، کانال، دفن مستقیم، در هوا.
- هر چهار ضریب کاهش ظرفیت اعمال و مستند شده‌اند.
- افت ولتاژ کمتر از ۵٪، یا کمتر از کد محلی سختگیرانه‌تر.
- مقاومت در برابر اتصال کوتاه در برابر زمان پاکسازی کلید بررسی شده است.
- شعاع خمش و کشش کشش با مسیر سازگار است.
برای نمای کلی کامل ساختار، نوع و استانداردها، به راهنمای ما مراجعه کنید: راهنمای کابل قدرت با عایق XLPE.
