Αρχική / Οδηγοί / Διαστασιολόγηση καλωδίων ΧΤ
    Καλώδια και διανομή · Οδηγός ηλεκτρολογικού μηχανικού

    Επεξήγηση διαστασιολόγησης καλωδίων ΧΤ

    Πώς επιλέγουμε τη σωστή διατομή καλωδίου; Δείτε πώς συνδυάζονται το επιτρεπόμενο ρεύμα, ο τρόπος εγκατάστασης, οι συντελεστές διόρθωσης, οι παράλληλες διαδρομές, η πτώση τάσης και η προστασία του κυκλώματος.

    Η ΒΑΣΙΚΗ ΙΔΕΑ

    Η επιλογή καλωδίου δεν βασίζεται μόνο στο ρεύμα του φορτίου. Πρέπει επίσης να ελέγχονται η επιτρεπόμενη θερμοκρασία λειτουργίας, η πτώση τάσης, η αντοχή σε βραχυκύκλωμα και η συνεργασία με τη διάταξη προστασίας.

    Θα αναπτύξουμε την ιδέα βήμα προς βήμα. Το KiloVolt λειτουργεί ως βοηθός προκαταρκτικού ελέγχου: η γρήγορη λειτουργία προτείνει ένα προκαταρκτικό ελάχιστο από ένα περιορισμένο σύνολο τιμών αναφοράς βάσει IEC, ενώ η προηγμένη λειτουργία σάς επιτρέπει να επαληθεύσετε συγκεκριμένο καλώδιο με δεδομένα κατασκευαστή.

    Δοκιμάστε τη διαστασιολόγηση καλωδίου ΧΤ →12 ενότητες · πρωτότυπα διαγράμματα · λυμένο παράδειγμα
    00 · Λήψη σύστασης

    Ελάχιστο καλώδιο, συνιστώμενο καλώδιο και εναλλακτικές παράλληλων διαδρομών

    Ξεκινήστε με την επιλογή Γρήγορη επιλογή καλωδίου. Εισαγάγετε το ρεύμα φορτίου (έως 1.500 A), το μήκος καλωδίου, την τάση τροφοδότησης, τη μόνωση, το υλικό και την πραγματική διάταξη εγκατάστασης. Οι παράλληλες διαδρομές επιλέγονται αυτόματα, εκτός αν ορίσετε σταθερό αριθμό για έλεγχο.

    Το εργαλείο ελέγχει για κάθε διαθέσιμη διατομή το επιτρεπόμενο ρεύμα αναφοράς βάσει IEC, τους συντελεστές θερμοκρασίας και ομαδοποίησης και την πτώση τάσης για την επιλεγμένη μέθοδο εγκατάστασης. Για να γίνει δεκτή μια προκαταρκτική επιλογή, πρέπει να ικανοποιούνται και τα δύο κριτήρια:

    IZ=n×IZ,ref×kT×kG≥IBI_Z=n\times I_{Z,\mathrm{ref}}\times k_T\times k_G\geq I_B
    ΔU%≤επιλεγμεˊνο οˊριο πτωˊσης ταˊσης\Delta U_{\%}\leq\text{επιλεγμένο όριο πτώσης τάσης}

    Ελάχιστο καλώδιο βάσει IEC εντοπίζει μια προκαταρκτική διάταξη που περνά χωρίς πρόσθετο προαιρετικό θερμικό περιθώριο. Για να αποφευχθεί η μη πρακτική μαθηματική λύση με δεκάδες πολύ μικρά καλώδια, αναζητά τον μικρότερο εφικτό αριθμό παράλληλων διαδρομών και το πολύ ένα επιπλέον σύνολο παράλληλων καλωδίων. Είναι ένα ελάχιστο προκαταρκτικού ελέγχου μέσα σε αυτά τα πρακτικά όρια, όχι εγγυημένα το παγκοσμίως ελάχιστο ή σχεδιασμός πιστοποιημένος κατά IEC.

    Συνιστώμενο καλώδιο απαιτεί το επιλεγμένο θερμικό περιθώριο (15% από προεπιλογή) και προτιμά μικρότερο αριθμό παράλληλων διαδρομών. Συνιστώμενη επιλογή 2 εμφανίζεται μόνο όταν μια έγκυρη διάταξη με περιορισμένο αριθμό πρόσθετων παράλληλων διαδρομών μειώνει πραγματικά τη διατομή του αγωγού ανά φάση. Ο περιορισμός του αριθμού πρόσθετων διαδρομών και το επιλέξιμο θερμικό περιθώριο είναι επιλογές σχεδιασμού του KiloVolt και όχι απαιτήσεις IEC.

    Όταν ένα καλώδιο δεν μπορεί να καλύψει το καθορισμένο φορτίο και την πτώση τάσης, η αναζήτηση εξετάζει αυτόματα παράλληλους αγωγούς χωρίς να προσποιείται ότι έχει αλλάξει η μέθοδος εγκατάστασης. Ελέγχονται έως 20 ομαδοποιημένες/περιεχόμενες διαδρομές B2 ή έως εννέα διαδρομές C/E σε μία στρώση, σύμφωνα με τα περιορισμένα διαθέσιμα δεδομένα συντελεστών διόρθωσης. Η μέθοδος F μπορεί να συγκρίνει αυτόματα έως τρεις διάτρητες σχάρες, αναφέροντας καθαρά τον αριθμό χωριστών σχαρών που θεωρείται· μπορείτε επίσης να περιορίσετε τον υπολογισμό σε σταθερό αριθμό σχαρών. Πρόκειται για προτεινόμενη διάταξη και όχι επιβεβαίωση ότι οι απαιτούμενες σχάρες υπάρχουν στο έργο. Αυτό αποτελεί επέκταση της επιλογής γραμμής τροφοδότησης για ρεύμα έως 1.500 A και όχι πλασματικό επιτρεπόμενο ρεύμα 1.500 A για ένα μόνο καλώδιο.

    Αυτές οι συγκρίσεις δεν αποτελούν εκτιμήσεις κόστους. Η σύγκριση μετρά μόνο τη μεταλλική διατομή των αγωγών ΦΑΣΗΣ. Αγνοεί ουδέτερους/PE, μόνωση, εργασία εγκατάστασης, στυπιοθλίπτες, ακροδέκτες, τερματισμούς διακοπτικού εξοπλισμού, στηρίγματα καλωδίων και κόστος απωλειών. Περισσότερες από εννέα ομαδοποιημένες διαδρομές C/E δεν λαμβάνουν αυτόματα συντελεστή ομαδοποίησης σε αυτή την έκδοση· απαιτούν ξεχωριστή ανάλυση διάταξης. Σε πολύ υψηλά ρεύματα συγκρίνετε επίσης συστήματα ζυγών (busduct) και επαληθεύστε τη θερμική αλληλεπίδραση, τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις και την ισοκατανομή ρεύματος.

    Η ένδειξη «Ελάχιστο» ή «Συνιστώμενο» δεν σημαίνει ότι έχει ολοκληρωθεί και εγκριθεί η μελέτη. Το γρήγορο εργαλείο επιλέγει μόνο αγωγούς φάσης (μέγιστη διατομή 300 mm² ανά καλώδιο). Δεν διαστασιολογεί ουδέτερο/PE ούτε ελέγχει πραγματικές ρυθμίσεις προστατευτικών διατάξεων, αντοχή σε βραχυκύκλωμα, αυτόματη διακοπή σε σφάλμα γης, αρμονικό ρεύμα ουδετέρου, επιδερμικό φαινόμενο/φαινόμενο γειτνίασης AC ή όρια εγκατάστασης που ορίζει ο κατασκευαστής. Για αυτές τις μελέτες χρησιμοποιήστε την Προχωρημένη Επαλήθευση και έγκυρα δεδομένα.
    01 · Fundamentals

    Τι σημαίνει πραγματικά η διαστασιολόγηση καλωδίου;

    Σκεφτείτε ένα καλώδιο σαν σωλήνα που μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα. Η διέλευση ρεύματος από τον αγωγό παράγει θερμότητα. Η ποσότητα θερμότητας που μπορεί να αποβάλει με ασφάλεια το καλώδιο εξαρτάται από το μέγεθος του αγωγού, τη μόνωση, τη μέθοδο εγκατάστασης, τις συνθήκες περιβάλλοντος και τα γειτονικά καλώδια.

    Το ίδιο καλώδιο μπορεί να μεταφέρει μεγαλύτερο ρεύμα όταν αερίζεται ελεύθερα απ’ ό,τι όταν τοποθετείται πολύ κοντά σε άλλα καλώδια που διαρρέονται από ρεύμα. Γι’ αυτό η διατομή (mm²) δεν αρκεί από μόνη της για την επιλογή.

    I

    Ib

    Ρεύμα σχεδιασμού

    Πόσο ρεύμα απορροφά το φορτίο;

    Iz

    Iz

    Διορθωμένο επιτρεπόμενο ρεύμα

    Πόσο ρεύμα μπορεί να μεταφέρει αυτό το καλώδιο στην πραγματική εγκατάσταση;

    In

    In

    Ονομαστική τιμή προστασίας

    Ποια είναι η ονομαστική τιμή ή η ρύθμιση μακρού χρόνου της προστασίας του;

    02 · Η συνολική εικόνα

    Τέσσερις έλεγχοι για ένα καλώδιο

    Οι τέσσερις έλεγχοι εξετάζουν διαφορετικές απαιτήσεις. Το ότι ικανοποιείται ο ένας δεν σημαίνει ότι μπορούν να παραλειφθούν οι υπόλοιποι. Η γρήγορη πρόταση του KiloVolt αφορά μόνο τη διατομή των αγωγών φάσης· δεν διαστασιολογεί ουδέτερο ή αγωγό προστασίας (PE).

    Τέσσερις διαφορετικοί έλεγχοι — μία γραμμήΌλοι οι έλεγχοι είναι απαραίτητοι
    1Φορτίο και εγκατάστασηIb + Iz,ref + συντελεστές διόρθωσης2Πτώση τάσηςR, X, L, cos φ3ΠροστασίαIb ≤ In ≤ Iz, I₂4Θερμική καταπόνηση από σφάλμαIk, t, k × SΗ αποδεκτή πτώση τάσης δεν συνεπάγεται επαρκές επιτρεπόμενο ρεύμα ή σωστή προστασία.

    Ανάλογα με την εγκατάσταση, απαιτείται επίσης έλεγχος του χρόνου αυτόματης διακοπής, των αγωγών ουδετέρου και προστασίας (PE), των θερμικών συνθηκών, της συμπεριφοράς των καλωδίων σε περίπτωση πυρκαγιάς και των οδηγιών του κατασκευαστή.

    03 · Επιτρεπόμενο ρεύμα

    Γιατί έχει σημασία η μέθοδος εγκατάστασης καλωδίου

    Το επιτρεπόμενο ρεύμα αναφοράς, που συνήθως συμβολίζεται Iz,ref, είναι το ονομαστικό ρεύμα για ένα συγκεκριμένο καλώδιο και συνθήκη εγκατάστασης αναφοράς. Για παράδειγμα, ένα πολυπολικό καλώδιο μέσα σε σωλήνα δεν έχει απαραίτητα το ίδιο επιτρεπόμενο ρεύμα με μονοπολικά καλώδια τοποθετημένα σε σχάρα καλωδίων.

    Σωλήνας / κανάλι καλωδίων

    Τα περιβλήματα δυσχεραίνουν την απαγωγή θερμότητας. Επιλέξτε τη σωστή μέθοδο εγκατάστασης αναφοράς.

    Στερέωση απευθείας στην επιφάνεια

    Η θερμότητα μπορεί να απομακρύνεται ευκολότερα απ’ ό,τι σε ένα κλειστό περίβλημα, όμως η επιφάνεια τοποθέτησης και οι αποστάσεις μεταξύ καλωδίων εξακολουθούν να επηρεάζουν την ψύξη.

    Διάτρητη σχάρα / εσχάρα

    Η εγκατάσταση στον αέρα ευνοεί την ψύξη. Ωστόσο, όταν τα παράλληλα κυκλώματα βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους, μπορεί να απαιτούνται σημαντικοί συντελεστές διόρθωσης λόγω ομαδοποίησης.

    Θαμμένο καλώδιο / σωλήνας

    Λάβετε υπόψη τη θερμική ειδική αντίσταση και τη θερμοκρασία του εδάφους, το βάθος ταφής και τις αποστάσεις μεταξύ των καλωδίων.

    In Γρήγορη επιλογή, το εργαλείο χρησιμοποιεί επιλεγμένο υποσύνολο πινάκων βάσει IEC για πολυπολικό καλώδιο με μέθοδο B2 (συνήθης σωλήνας/κανάλι, συμπεριλαμβανομένης της διόρθωσης ομαδοποίησης όταν δηλώνονται πολλαπλές διαδρομές), πολυπολικό καλώδιο με μέθοδο C (απευθείας στερέωση), πολυπολικό καλώδιο με μέθοδο E (διάτρητη σχάρα) και τριφασικά μονοπολικά καλώδια με μέθοδο F (επίπεδη διάταξη σε διάτρητη σχάρα). Αυτές οι μέθοδοι δεν είναι εναλλάξιμες: επιλέξτε την πραγματική κατασκευή και μέθοδο εγκατάστασης του καλωδίου. Η B2 είναι προεπιλεγμένη για ευκολία και όχι επειδή περιγράφει πάντοτε τις ελληνικές εγκαταστάσεις. Η μέθοδος C μπορεί να επιτρέπει 6 mm² στα 40 A χωρίς θερμικό περιθώριο· η B2 απαιτεί 10 mm² υπό συνήθεις συνθήκες αναφοράς PVC/χαλκού/τριών φορτισμένων αγωγών. Η A2 για τοποθέτηση σε θερμομονωμένους τοίχους μπορεί να απαιτεί 16 mm² και δεν είναι ακόμη διαθέσιμη στη γρήγορη λειτουργία. Για θαμμένα καλώδια, άλλες διατάξεις εγκατάστασης ή συγκεκριμένο προϊόν, χρησιμοποιήστε την Προχωρημένη επαλήθευση με δεδομένα από τα εφαρμοστέα πρότυπα ή τον κατασκευαστή.
    04 · Συντελεστές απομείωσης

    Γιατί πολλαπλασιάζουμε το επιτρεπόμενο ρεύμα του καλωδίου με συντελεστές διόρθωσης;

    Το επιτρεπόμενο ρεύμα αναφοράς συνήθως καθορίζεται για συγκεκριμένες συνθήκες αναφοράς. Υψηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος ή ομάδα γειτονικών φορτισμένων καλωδίων μπορεί να μειώσει το επιτρεπόμενο ρεύμα. Οι κατάλληλοι συντελεστές διόρθωσης λαμβάνουν υπόψη αυτές τις διαφορές.

    IZ=n×IZ,ref×kT×kG×kOI_Z = n\times I_{Z,\mathrm{ref}}\times k_T\times k_G\times k_O

    Εδώ n είναι ο αριθμός παράλληλων διαδρομών καλωδίου, kT αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία περιβάλλοντος/εδάφους, kG αντιπροσωπεύει την ομαδοποίηση και kO οποιονδήποτε πρόσθετο εφαρμοστέο συντελεστή. Κάθε συντελεστής πρέπει να αντιστοιχεί στην ίδια βάση επιτρεπόμενου ρεύματος αναφοράς.

    Αν ένας κατασκευαστής δημοσιεύει ήδη επιτρεπόμενο ρεύμα για την πραγματική ομαδοποιημένη εγκατάσταση, μην εφαρμόσετε ξανά την ίδια μείωση ομαδοποίησης. Η διπλή απομείωση είναι επίσης λάθος.

    05 · Τροφοδότες υψηλού ρεύματος

    Χρήση πολλών παράλληλων καλωδίων ανά φάση

    Φανταστείτε έναν πίνακα ΧΤ με ρεύμα σχεδιασμού 900 A. Αντί για έναν τεράστιο αγωγό, ο μηχανικός μπορεί να εξετάσει 3 × 240 mm² χαλκού ανά φάση. Σε μια ιδανική, τέλεια ισοκατανεμημένη διάταξη, καθένα από τα τρία παράλληλα καλώδια μεταφέρει το ένα τρίτο του συνολικού ρεύματος.

    Τρεις ίδιες παράλληλες οδεύσεις ανά φάση (απλοποιημένη απεικόνιση μίας φάσης)3 × 240 mm² Cu / φάση
    ΠΗΓΗΦάση L1900 AΦΟΡΤΙΟΦάση L1900 AΌδευση 1 · 240 mm²300 A (ιδανική κατανομή)Όδευση 2 · 240 mm²300 A (ιδανική κατανομή)Όδευση 3 · 240 mm²300 A (ιδανική κατανομή)Η πραγματική τριφασική γραμμή απαιτεί ισοδύναμη και συμμετρική διάταξη για τις L1, L2 και L3.
    Τρεις ίδιες παράλληλες οδεύσεις μοιράζονται ιδανικά τα 900 A σε 900 / 3 = 300 A ανά όδευση. Στην πράξη, η ηλεκτρομαγνητική σύζευξη AC, οι συνθήκες εγκατάστασης και οι άνισες σύνθετες αντιστάσεις ενδέχεται να προκαλέσουν ανισοκατανομή ρεύματος.
    Irun=IBn=9003=300 AI_{\mathrm{run}}=\frac{I_B}{n}=\frac{900}{3}=300\ \mathrm{A}

    Όμως τρεις διαδρομές δεν δίνουν αυτόματα τριπλάσιο επιτρεπόμενο ρεύμα. Τα καλώδια αλληλεπιδρούν θερμικά και η γεωμετρία των μονοπολικών καλωδίων AC επηρεάζει τη σύνθετη αντίσταση. Χρειάζονται συμβατά υλικά, διατομές, μήκη, διαδρομές και τερματισμοί. Η συμμετρική τοποθέτηση βοηθά στην εξίσωση της σύνθετης αντίστασης AC· το σύστημα προστασίας πρέπει επίσης να είναι συμβατό.

    Το αποτέλεσμα της Γρήγορης επιλογής (μόνο αγωγοί φάσης, έως 300 mm² ο καθένας) εφαρμόζει αυτόματα συντελεστή ομαδοποίησης μόνο για τη δηλωμένη ιδανικοποιημένη διάταξη και παραμένει ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΟ. Σε υψηλό ρεύμα, ο αριθμός διαδρομών μπορεί να γίνει μη πρακτικά μεγάλος για μια πραγματική σχάρα ή κανάλι: επαληθεύστε τη φυσική εφικτότητα και εξετάστε σύστημα ζυγών (busduct). Στην Προχωρημένη επαλήθευση, το επιτρεπόμενο ρεύμα παραμένει «Δεν αξιολογήθηκε» μέχρι να επιβεβαιώσετε κατάλληλο συντελεστή ομαδοποίησης για την πραγματική εγκατάσταση.
    Σημείωση · Ανάγνωση των ελέγχων

    Τι σημαίνουν οι ενδείξεις «Επιτυχία», «Επανεξέταση» και «Δεν αξιολογήθηκε»

    Οι έλεγχοι επαλήθευσης χρησιμοποιούν τις ίδιες ενδείξεις με τα υπόλοιπα εργαλεία του KiloVolt. Επιτυχία σημαίνει ότι ο έλεγχος υπολογίστηκε και ικανοποιήθηκε. Επανεξέταση σημαίνει ότι ξεπεράστηκε ένα όριο και ο σχεδιασμός πρέπει να αλλάξει ή να αιτιολογηθεί. Δεν αξιολογήθηκε σημαίνει ότι δεν εισήχθη μια απαιτούμενη είσοδος, όπως το επιτρεπόμενο ρεύμα αναφοράς ή η ονομαστική τιμή της διάταξης προστασίας, επομένως ο έλεγχος δεν μπορούσε να γίνει· δεν σημαίνει ποτέ επιτυχία. Τα μηνύματα που ισχύουν πάντοτε για τη μέθοδο παραμένουν στο συμπτυγμένο πλαίσιο «Πεδίο εφαρμογής και παραδοχές». Δείτε πώς διαβάζονται τα αποτελέσματα.

    06 · Τάση στο φορτίο

    Γιατί η διατομή καλωδίου επηρεάζει και την πτώση τάσης

    Ένα καλώδιο με επαρκές επιτρεπόμενο ρεύμα μπορεί και πάλι να έχει υπερβολική πτώση τάσης αν είναι μακρύ. Μεγαλύτερη αντίσταση και αντίδραση προκαλούν μεγαλύτερη μεταβολή τάσης στο άκρο λήψης.

    ΔU3φ≈3×IBn×L×(Rcos⁡φ+Xsin⁡φ)\Delta U_{3\varphi}\approx\sqrt{3}\times\frac{I_B}{n}\times L\times\left(R\cos\varphi+X\sin\varphi\right)

    Εδώ το L είναι το μονόδρομο μήκος σε χιλιόμετρα, τα R και X είναι όροι σύνθετης αντίστασης ανά διαδρομή σε Ω/km και η εμφανιζόμενη έκφραση προϋποθέτει επαγωγικό φορτίο. Το βασικό κύκλωμα AC δύο αγωγών χρησιμοποιεί συντελεστή 2 αντί √3· ένα κύκλωμα DC δύο αγωγών χρησιμοποιεί μόνο τον ωμικό όρο.

    Θυμηθείτε να προσθέτετε τις συνεισφορές ανάντη γραμμών και να εφαρμόζετε τα κριτήρια πτώσης τάσης του συγκεκριμένου έργου. Το KiloVolt χαρακτηρίζει το ποσοστιαίο όριο ως τον στόχο που επιλέξατε και όχι ως καθολικό όριο.

    Άνοιγμα ξεχωριστού εργαλείου υπολογισμού πτώσης τάσης →
    07 · Αυτόματοι διακόπτες

    Πώς πρέπει να συνεργάζονται το καλώδιο και η διάταξη προστασίας του

    Όταν απαιτείται προστασία υπερφόρτισης, η διάταξη πρέπει να μεταφέρει το κανονικό φορτίο χωρίς ανεπιθύμητες διακοπές και ταυτόχρονα να προστατεύει το εγκατεστημένο καλώδιο από υπερθέρμανση. Οι συνήθεις συνθήκες προτύπων εκφράζονται ως εξής:

    IB≤In≤IZI_B\leq I_n\leq I_Z
    I2≤1,45×IZI_2\leq1{,}45\times I_Z

    I₂ είναι το ρεύμα που εξασφαλίζει λειτουργία εντός του καθορισμένου συμβατικού χρόνου της διάταξης. Εξαρτάται από τη διάταξη προστασίας και το πρότυπο· δεν είναι πάντοτε 1,45 × In. Για ρυθμιζόμενους διακόπτες, η σχετική ρύθμιση ρεύματος μακρού χρόνου είναι συχνά η ουσιαστική τιμή εισόδου In.

    Ένα καλώδιο μπορεί να περάσει τον έλεγχο πτώσης τάσης αλλά να αποτύχει στον συντονισμό με τον διακόπτη. Αντιμετωπίστε τα αποτελέσματα ως ανεξάρτητους ελέγχους.

    08 · Θέρμανση από ρεύμα σφάλματος

    Γιατί τα σφάλματα απαιτούν έναν ακόμη έλεγχο καλωδίου

    Κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος, μπορεί να διέλθουν χιλιάδες ampere για μικρό χρονικό διάστημα. Ο χάλκινος ή αλουμινένιος αγωγός θερμαίνεται γρήγορα. Με τις σωστές παραδοχές, η αδιαβατική εξίσωση παρέχει έναν προκαταρκτικό έλεγχο αντοχής:

    Smin⁡=IktkS_{\min}=\frac{I_k\sqrt{t}}{k}

    S είναι η διατομή σε mm², Ik το ρεύμα σφάλματος σε ampere, t ο χρόνος διακοπής σε δευτερόλεπτα και k εξαρτάται από το υλικό του αγωγού και την επιτρεπόμενη αύξηση θερμοκρασίας. Με ίση κατανομή ρεύματος σφάλματος σε n ίδιες διαδρομές, η απαιτούμενη διατομή ανά διαδρομή γίνεται:

    Smin⁡,run=Iktk×nS_{\min,\mathrm{run}}=\frac{I_k\sqrt{t}}{k\times n}
    Cu / PVC: k ≈ 115Al / PVC: k ≈ 76Cu / XLPE: k ≈ 143Al / XLPE: k ≈ 94

    Για αγωγούς PVC με διατομή μεγαλύτερη από 300 mm², η επιτρεπόμενη τελική θερμοκρασία βραχυκυκλώματος είναι χαμηλότερη (140 °C αντί 160 °C), επομένως το εργαλείο χρησιμοποιεί k ≈ 103 για χαλκό και k ≈ 68 για αλουμίνιο· οι τιμές XLPE δεν αλλάζουν. Πρόκειται για συνήθεις προσεγγιστικούς συντελεστές k μονωμένων αγωγών φάσης υπό συμβατικές παραδοχές θερμοκρασίας. Δεν είναι καθολικοί για όλες τις κατασκευές ή τις αρχικές θερμοκρασίες. Η εξίσωση δεν αντικαθιστά τις πραγματικές καμπύλες ενέργειας διέλευσης I²t της διάταξης, την ανάλυση κατανομής ρεύματος σφάλματος ή την επαλήθευση προστασίας.

    09 · Ο τέταρτος αγωγός

    Ο ουδέτερος αγωγός: πόσο μεγάλη πρέπει να είναι η διατομή του;

    Μέχρι τώρα διαστασιολογήσαμε τους φασικούς αγωγούς. Σε τριφασικό κύκλωμα τεσσάρων αγωγών υπάρχει και ουδέτερος, ο οποίος επιλέγεται αφού είναι γνωστή η διατομή των φάσεων. Δεν είναι απλώς «ίδιος με τη φάση» ούτε αυτόματα «το μισό της φάσης»: εξαρτάται από τη συμπεριφορά των φορτίων.

    Γιατί ο ουδέτερος είναι διαφορετικός

    Με τρία ίσα, καθαρά γραμμικά φορτία, τα ρεύματα των τριών φάσεων αλληλοαναιρούνται στον ουδέτερο και αυτός μεταφέρει σχεδόν μηδενικό ρεύμα. Τα πραγματικά κυκλώματα δεν είναι έτσι. Τα μονοφασικά φορτία δεν κατανέμονται ποτέ τέλεια μεταξύ των φάσεων και ηλεκτρονικά φορτία, όπως υπολογιστές και οδηγοί LED, απορροφούν ρεύμα σε σύντομους παλμούς με υψηλή περιεκτικότητα σε αρμονικές τάξεων πολλαπλάσιων του 3 (3η, 9η, 15η…). Πρόκειται για μονοφασικά φορτία φάσης-ουδετέρου. Ένας συμβατικός τριφασικός μετατροπέας συχνότητας τριών αγωγών δεν έχει σύνδεση ουδετέρου: εγχέει χαρακτηριστικές αρμονικές γραμμής (5η, 7η, 11η…) στους αγωγούς φάσης, οι οποίες έχουν σημασία για τη θέρμανση και την τροφοδότηση, αλλά δεν προκαλεί ρεύμα αρμονικών τάξεων πολλαπλάσιων του 3 στον ουδέτερο.

    Αρμονικές τάξεων 3, 9, 15…: γιατί πολλοί ουδέτεροι παραμένουν πλήρους διατομής

    Τα θεμελιώδη ρεύματα των τριών φάσεων απέχουν μεταξύ τους κατά 120°, οπότε αλληλοαναιρούνται στον ουδέτερο. Το ρεύμα τρίτης αρμονικής είναι διαφορετικό: και στις τρεις φάσεις φθάνει στη μέγιστη τιμή του την ίδια χρονική στιγμή, οπότε οι τρεις συνεισφορές είναι συμφασικές και προστίθενται. Για ίδιες φάσεις, ο ουδέτερος μεταφέρει περίπου τριπλάσιο συνολικό ρεύμα αρμονικών τάξεων πολλαπλάσιων του 3 από εκείνο μίας φάσης:

    IN≈3 I3(η συμμετρικηˊ θεμελιωˊδης αλληλοαναιρειˊται)I_{N}\approx 3\,I_{3}\qquad(\text{η συμμετρική θεμελιώδης αλληλοαναιρείται})

    Παράδειγμα A: γιατί δεν μπορεί να θεωρηθεί αποδεκτός ένας μειωμένος ουδέτερος

    Κάθε φάση μεταφέρει θεμελιώδες ρεύμα 100 A συν 20 A τρίτης αρμονικής (περιεκτικότητα τρίτης αρμονικής 20%). Το θεμελιώδες ρεύμα αλληλοαναιρείται στον ουδέτερο, αλλά η τρίτη αρμονική όχι:

    IN≈3×20=60 A=60 % του ρευˊματος φαˊσης 100 AI_N\approx 3\times 20=60\ \mathrm{A}=60\,\%\ \text{του ρεύματος φάσης 100 A}

    Σε αυτό το ενδεικτικό συμμετρικό παράδειγμα, ο ουδέτερος μεταφέρει 60 A ρεύματος τρίτης αρμονικής παρότι τα θεμελιώδη ρεύματα αλληλοαναιρούνται. Το αν επιτρέπεται μειωμένος ουδέτερος εξαρτάται από το διορθωμένο ως προς τη θερμοκρασία επιτρεπόμενο ρεύμα του ουδετέρου και την αξιολόγηση αρμονικών κατά IEC 60364-5-52, παράγραφος 524.3 / Παράρτημα E. Αυτό το παράδειγμα από μόνο του δεν καθορίζει συμμορφούμενη διατομή ουδετέρου.

    Πότε ο ουδέτερος πρέπει να έχει ίδια διατομή με τη φάση

    • Μονοφασικά κυκλώματα, όπου ο ουδέτερος μεταφέρει ολόκληρο το ρεύμα φορτίου.
    • Τριφασικά κυκλώματα των οποίων οι αγωγοί φάσης έχουν διατομή έως 16 mm² χαλκού or 25 mm² αλουμινίου.
    • Κυκλώματα στα οποία το ρεύμα ουδετέρου, οι θερμικές συνθήκες ή η αξιολόγηση αρμονικών δεν δικαιολογούν μείωση· μπορεί να απαιτείται ουδέτερος πλήρους ή μεγαλύτερης διατομής.

    Πότε μπορεί να εξεταστεί μικρότερη διατομή ουδετέρου

    Μόνο για μεγαλύτερες διατομές φάσης και μόνο εφόσον ισχύουν όλες οι ακόλουθες προϋποθέσεις (IEC 60364-5-52, παράγραφος 524, όπως ερμηνεύεται εδώ· ελέγξτε την παράγραφο και το εθνικό προσάρτημα):

    • οι αγωγοί φάσης είναι μεγαλύτεροι από 16 mm² Cu ή 25 mm² Al·
    • το φορτίο είναι πρακτικά ισοκατανεμημένο μεταξύ των φάσεων·
    • το ρεύμα ουδετέρου, συμπεριλαμβανομένων των αρμονικών, παραμένει εντός του επιτρεπόμενου ρεύματος του μικρότερου ουδετέρου στην εγκατάστασή σας·
    • τηρούνται οι εφαρμοστέοι κανόνες προστασίας υπερέντασης και απόζευξης του ουδετέρου·
    • ο ουδέτερος είναι τουλάχιστον 16 mm² Cu / 25 mm² Al ΚΑΙ τουλάχιστον το μισό της διατομής φάσης.

    Οι περιλήψεις του IEC 60364-5-52:2009/AMD1:2024 (CENELEC HD 60364-5-52:2011/A1:2025) αναφέρουν δύο υποχρεωτικές ελάχιστες απαιτήσεις διατομής όταν επιτρέπεται μειωμένος ουδέτερος: τουλάχιστον 16 mm² Cu / 25 mm² Al, και όχι μικρότερη από το 50% της διατομής φάσης. Αυτές είναι αναγκαίες αλλά όχι επαρκείς προϋποθέσεις. Για τις αρμονικές τάξεων πολλαπλάσιων του 3, το πρότυπο παραπέμπει στο κανονιστικό Παράρτημα E με συντελεστές μείωσης ανάλογα με τις αρμονικές και θερμικές απαιτήσεις. Μην αντιμετωπίζετε τα 15% και 33% ως καθολικά όρια σχεδιασμού. Παλαιότερες εκδόσεις (IEC 60364-5-52:2009 και HD 60364-5-52:2011) απαιτούσαν μόνο το κατώτατο όριο 16 mm² Cu / 25 mm² Al, επομένως ένα έργο σχεδιασμένο βάσει εκείνων των εκδόσεων ενδέχεται να μην απαιτεί το ελάχιστο μισής διατομής φάσης· καθοριστικά είναι το αδειοδοτημένο κείμενο και η εθνική υιοθέτηση (ΕΛΟΤ).

    Παράδειγμα B: αγωγός φάσης χαλκού 95 mm²

    Αγωγοί φάσης 95 mm² Cu, συμμετρικό φορτίο, τρίτη αρμονική 5%, προστατευμένος ουδέτερος.

    SN,IEC min=16 mm2,SN,half phase=952=47,5 mm2 → 50 mm2S_{N,\mathrm{IEC\ min}}=16\ \mathrm{mm^2},\qquad S_{N,\mathrm{half\ phase}}=\frac{95}{2}=47{,}5\ \mathrm{mm^2}\ \rightarrow\ 50\ \mathrm{mm^2}

    Με βάση τους συνδυασμένους κανόνες διατομής της έκδοσης IEC του 2024, η ελάχιστη τυποποιημένη διατομή είναι 50 mm². Στην πράξη θα επιλέγατε διαθέσιμη κατασκευή καλωδίου, όπως 3 × 95 + 50 mm², μόνο αφού επαληθεύσετε το ρεύμα ουδετέρου, τη μείωση λόγω αρμονικών, τις θερμικές συνθήκες και τις απαιτήσεις προστασίας. Το Παράδειγμα A δείχνει γιατί απαιτείται αξιολόγηση αρμονικών· δεν καθορίζει μοναδική διατομή.

    Τι εμφανίζει το εργαλείο

    Στη σύσταση τριφασικού συστήματος, η Διαστασιολόγηση Καλωδίων ΧΤ εμφανίζει ένα συμπτυγμένο πλαίσιο «Ουδέτερος αγωγός» που εφαρμόζει αυτούς τους κανόνες στη διατομή φάσης που επιλέξατε. Δεν ζητά δεδομένα και δεν εμφανίζει αποτέλεσμα «ΕΠΙΤΥΧΙΑ» ή «ΑΠΟΤΥΧΙΑ»: απλώς ενημερώνει αν ο ουδέτερος πρέπει να έχει ίδια διατομή με τη φάση και, αν όχι, ποια είναι η συνδυασμένη ελάχιστη διατομή σύμφωνα με τους κανόνες της έκδοσης IEC του 2024 (ελάχιστο όριο ανά υλικό και όριο ίσο με το μισό της διατομής φάσης). Δεν καλύπτει συστήματα TN-C (αγωγό PEN) ή πολλές παράλληλες διαδρομές ανά φάση, όπου η διάταξη ουδετέρου αποτελεί απόφαση σχεδιασμού.

    Ελέγξτε πριν βασιστείτε σε αυτό το κεφάλαιο. Η παράγραφος 524.2 περιγράφεται εδώ σύμφωνα με το IEC 60364-5-52:2009/AMD1:2024. Η παράγραφος 524.3 και το Παράρτημα E απαιτούν αξιολόγηση αρμονικών/θερμικών συνθηκών για το συγκεκριμένο έργο. Επαληθεύστε την εθνικά εφαρμοστέα έκδοση, συμπεριλαμβανομένης της υιοθέτησης ΕΛΟΤ/HD και τυχόν πρόσθετων κανόνων.
    10 · Λυμένο παράδειγμα

    Παράδειγμα: γραμμή 900 A με 3 × 240 mm² χαλκού ανά φάση

    Θεωρήστε συμμετρική γραμμή 400 V, μήκους 25 m, με διάταξη χάλκινων αγωγών με μόνωση XLPE. Οι τιμές επιτρεπόμενου ρεύματος αναφοράς 500 A, συντελεστή περιβάλλοντος 0,91 και συντελεστή ομαδοποίησης 0,75 είναι υποθετικές ενδεικτικές είσοδοι, όχι ονομαστικές τιμές πραγματικού καλωδίου κατασκευαστή. Με τρία καλώδια ανά φάση, η διάταξη ουδετέρου αποτελεί απόφαση σχεδιασμού, επομένως αυτό το παράδειγμα διαστασιολογεί μόνο τους αγωγούς φάσης (βλ. κεφάλαιο 09 για τον ουδέτερο).

    Ρεύμα φορτίου900 AΠαράλληλες διαδρομές3Διατομή ανά διαδρομή240 mm² CuΡύθμιση προστασίας950 A (ενδεικτικά)Παραδοχή σφάλματος25 kA για 0,2 sΜόνωσηXLPE

    Ρεύμα ανά διαδρομή

    Irun=9003=300 AI_{\mathrm{run}}=\frac{900}{3}=300\ \mathrm{A}

    Συνολικό διορθωμένο επιτρεπόμενο ρεύμα

    IZ=3×500×0,91×0,75=1023,75 AI_Z=3\times500\times0{,}91\times0{,}75=1023{,}75\ \mathrm{A}

    Επειδή 900 ≤ 950 ≤ 1.023,75 A, η ενδεικτική ρύθμιση μακρού χρόνου ικανοποιεί την πρώτη συνθήκη προστασίας υπερφόρτισης.

    Εκτιμώμενη πτώση τάσης

    ΔU≈1,52 V=0,38%\Delta U\approx1{,}52\ \mathrm{V}=0{,}38\%

    Η εκτίμηση πτώσης τάσης είναι μικρή για αυτή την ενδεικτική γραμμή 25 m. Η πραγματική σύνθετη αντίσταση AC του καλωδίου πρέπει και πάλι να ελεγχθεί.

    Ελάχιστη θερμική διατομή ανά διαδρομή

    Smin⁡,run=25,000×0,2143×3S_{\min,\mathrm{run}}=\frac{25{,}000\times\sqrt{0{,}2}}{143\times3}
    Smin⁡,run≈26,06 mm2S_{\min,\mathrm{run}}\approx26{,}06\ \mathrm{mm}^2

    Η επιτυχία μόνο αυτού του θερμικού ελέγχου μικρής διάρκειας δεν αποδεικνύει ότι η εγκατάσταση είναι ασφαλής.

    11 · Πρακτικά διδάγματα

    Συνηθισμένα λάθη προς αποφυγή

    Τρεις παράλληλες διαδρομές σημαίνουν ακριβώς τριπλάσιο Iz;

    Όχι. Η ομαδοποίηση και οι συνθήκες περιβάλλοντος επηρεάζουν το διορθωμένο επιτρεπόμενο ρεύμα.

    Εισαγωγή του συνολικού επιτρεπόμενου ρεύματος τριών καλωδίων ως τιμή ενός καλωδίου;

    Όχι. Η είσοδος επιτρεπόμενου ρεύματος αναφοράς αφορά κάθε διαδρομή· το KiloVolt πολλαπλασιάζει με τον αριθμό παράλληλων διαδρομών.

    Επιλογή διατομής καλωδίου μόνο βάσει του ρεύματος φορτίου;

    Ελέγξτε επίσης την πτώση τάσης, την προστασία, τη θερμική αντοχή σε σφάλμα και κάθε σχετική απαίτηση εγκατάστασης.

    Παραδοχή ότι ένας διακόπτης είναι ασφαλής επειδή In είναι μεγαλύτερο από Ib;

    Το In πρέπει επίσης να συντονίζεται με το διορθωμένο Iz και, όπου απαιτείται, πρέπει να ελέγχεται το I₂.

    Παραδοχή ότι ένα συμμετρικό τριφασικό κύκλωμα δεν έχει ρεύμα ουδετέρου;

    Μόνο για γραμμικά και συμμετρικά φορτία. Οι αρμονικές τάξεων πολλαπλάσιων του 3 από ηλεκτρονικά φορτία προστίθενται στον ουδέτερο και μπορούν να τον κάνουν να μεταφέρει ρεύμα ίσο ή μεγαλύτερο από εκείνο ενός αγωγού φάσης.

    Υποδιπλασιασμός του ουδετέρου επειδή η διατομή φάσης είναι μεγάλη;

    Η διατομή από μόνη της δεν επιτρέπει μείωση. Το φορτίο πρέπει να είναι συμμετρικό, οι αρμονικές χαμηλές και ο ουδέτερος προστατευμένος, ενώ η διατομή του δεν μπορεί να είναι μικρότερη από 16 mm² Cu ή 25 mm² Al.

    Αντιμετώπιση της διόρθωσης συντελεστή ισχύος ως περιορισμού αρμονικών;

    Όχι. Μια συστοιχία πυκνωτών διορθώνει την άεργο ισχύ· δεν αφαιρεί τα αρμονικά ρεύματα από τον ουδέτερο.

    Αντιγραφή ενός συντελεστή ομαδοποίησης σε κάθε έργο;

    Οι αποστάσεις, η διάταξη, οι συνθήκες ταφής, ο αριθμός κυκλωμάτων και η μέθοδος εγκατάστασης αναφοράς έχουν σημασία.

    12 · Αναφορές και πεδίο εφαρμογής

    Πρότυπα, αναφορές και περιορισμοί

    Η διαδικασία υπολογισμού βασίζεται στις ακόλουθες δημόσια διαθέσιμες τεχνικές αναφορές. Για λεπτομερή σχεδιασμό χρησιμοποιήστε τις εφαρμοστέες αγορασμένες εκδόσεις IEC/EN/ΕΛΟΤ και δεδομένα κατασκευαστών.

    Το KiloVolt περιλαμβάνει επί του παρόντος ένα περιορισμένο επιλεγμένο υποσύνολο δημοσιευμένων τιμών αναφοράς βάσει IEC για συγκεκριμένες υπέργειες διατάξεις. Η μεγαλύτερη συνιστώμενη μεμονωμένη διατομή αγωγού είναι 300 mm². Οι τιμές αναφοράς συγκρίθηκαν, διατομή προς διατομή, με δύο δημοσιευμένες πηγές που αναπαράγουν το IEC 60364-5-52 (τον Οδηγό Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων της Schneider Electric και τεχνικά δεδομένα κατασκευαστή), για τις μεθόδους εγκατάστασης B2, C, E και F έως 300 mm². Όπου οι δύο πηγές διαφέρουν, χρησιμοποιείται η χαμηλότερη τιμή, ενώ για αλουμίνιο 2,5 έως 10 mm² υπάρχει μόνο μία πηγή. Καμία από τις δύο πηγές δεν είναι το ίδιο το κείμενο του προτύπου, επομένως επαληθεύστε τις τιμές έναντι του IEC 60364-5-52 πριν βασιστείτε σε αυτές. Το εργαλείο δεν παρέχει πλήρεις πίνακες προτύπων, επαληθευμένες ονομαστικές τιμές προϊόντων κατασκευαστών, πιστοποίηση εγκατάστασης ή ολοκληρωμένες μελέτες γείωσης και προστασίας. Μια προκαταρκτική σύσταση ελέγχει μόνο το επιτρεπόμενο ρεύμα και την πτώση τάσης υπό τις επιλεγμένες παραδοχές.
    ΔΟΚΙΜΑΣΤΕ ΤΟ ΜΟΝΟΙ ΣΑΣ

    Υπολογίστε την επόμενη γραμμή ΧΤ σας

    Εισαγάγετε το ρεύμα φορτίου και το μήκος και, στη συνέχεια, επιλέξτε τη μέθοδο εγκατάστασης και τη μόνωση. Λάβετε μια προκαταρκτική ελάχιστη διατομή αγωγού, δείτε τους υπολογισμούς ή συνεχίστε με προηγμένη επαλήθευση.

    Άνοιγμα εργαλείου διαστασιολόγησης καλωδίων →

    Αν η πτώση τάσης του επιλεγμένου καλωδίου φθάσει την τάση τροφοδότησης, η προηγμένη επαλήθευση εμφανίζει «Μη εφικτό» αντί για ποσοστό και τάση στο άκρο λήψης (οι τιμές αυτές δεν θα είχαν νόημα), ο έλεγχος αποτυγχάνει και εξακολουθεί να δίνεται η ελάχιστη τυποποιημένη διατομή για πτώση τάσης, εφόσον υπάρχει.