محاسبه سطح مقطع کابل

انتخاب بهینه سطح مقطع، جهت بهره برداری اقتصادی از کابل ها، از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین هر کابل با سطح مقطع معین قادر به انتقال جریانی مشخص می باشد، و در صورت تجاوز از حد مجاز باعث تلفات انرژی الکتریکی، افزایش افت ولتاژ، کوتاهی عمر کابل و یا حتی سوختن کابل می شود .

موارد تعیین کننده مقطع کابل: ۱- جریان عبوری از کابل، نباید از حد مجاز کابل بیشتر شود. ۲- افت ولتاژ نباید بیشتر از حد مجاز باشد چون باعث کاهش ولتاژ انتهای خط شده و در نهایت آسیب رسیدن به بار می شود. ۳- محاسبات اقتصادی در مورد سطح مقطع انتخابی از نظر افت توان انجام شود.

۱- انتخاب کابل مناسب با توجه به جریان مجاز کابل جریان مجاز کابل های برق و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی به ترتیب در جدول شماره ۱ تا ۴ داده شده است. لازم به یادآوری است که اگر از کابل های برق (جدول ۱) بخواهیم بطور دایم بارگیری کنیم بسته به نوع خاک باید خشک شدن آن و بالا رفتن مقاومت حرارتی آن را در نظر گرفته و محاسبات دقیق را انجام دهیم. توجه : مقادیر این جدول های به صورت استاندارد بوده و برای محاسبه دقیقتر بخصوص برای کابل های با سطح مقطع بالا که از حساسیت بیشتری برخوردارند باید جدول ها را از شرکت سازنده کابلی که میخواهیم استفاده کنیم تهیه کنیم چون مقادیر جدول های شرکت های سازنده مختلف با یکدیگر متفاوتند. جدول شماره 1: جریان مجاز کابل های برق به آمپر شرایط محیط

* شرایط محیط کابل * دمای محیط در خاک ۲۰ درجه سانتیگراد * دمای محیط در هوای آزاد ۳۰ درجه سانتیگراد * مقاومت ویژه حرارتی عایق و روکش پی وی سی600deg c. Cm/w * مقامت ویژ حرارتی خاک 600deg c. Cm/w *بار روزانه: ۱۰ ساعت با بار کامل و دست کم ۱۰ ساعت با ۶۰ درصد بار کامل جدول شماره 2: ضریب تصحیح برای دمای محیط

جدول شماره ۴- جریان مجاز سیم های عایق دار و کابل های سیم کشی با حداکثر دمای هادی مسی ۷۰ درجه و دمای محیط ۲۰ درجه سانتیگراد

* محاسبه سطح مقطع کابل ابتدا برای تعیین سطح مقطع مناسب کابل باید جریان بار یا همان جریانی که میخواهیم از کابل عبور کند را بدست بیاریم . به همین منظور از فرمول زیر استفاده می کنیم:

P : مقدار توان اکتیو برحسب وات V : ولتاژ خط شبکه برحسب ولت I : جریان عبوری از کابل برحسب آمپر Pf : ضریب قدرت بار در مرحله بعد پیش از پیدا کردن سطح مقطع کابل باید با توجه به شرایطی که کابل در آن قرار می گیرد، ضرایب مربوطه را از جداول ۲ و ۳ بدست آوریم و از رابطه زیر جریان مجاز کابل را محاسبه کنیم:

سپس از روی این جریان و با توجه به جریان مجاز کابل های برق (جدول ۱) و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی (جدول ۴) سطح مقطع کابل مورد نظر بدست می آوریم.

۲- تعیین افت ولتاژ کابل حال که سطح مقطع را با توجه به جدول های کابل بدست آوردیم باید مقدار افت ولتاژ آن را محاسبه کنیم تا ببینیم این کابل چه مقدار افت ولتاژ دارد و آیا میزان آن قابل قبول هست یا خیر در صورتی که میزان افت ولتاژ در بارهای صنعتی بیش از ۲ درصد شد باید سایز سطح مقطع کابل را بالاتر در نظر گرفت تا میزان افت ولتاژ کاهش یابد و مجدد میزان افت ولتاژ را محاسبه میکنیم تا به درصد افت ولتاژ مناسب برسیم. نکته : درصد افت ولتاژ برای بارهای روشنایی نباید از ۳ درصد تجاوز کند و برای بارهای صنعتی نباید از ۲ درصد تجاوز کند. اگر درصد افت ولتاژ در حد مجاز نباشد باید سطح مقطع بالاتری را انتخاب کنیم. برای تعیین درصد افت ولتاژ می توان روابط زیر را بکار برد:

R : مقامت هادی در ۷۰ درجه سانتی گراد بر حسب اهم V : ولتاژ خط بر حسب ولت L : طول کابل برحسب متر X : مقامت القایی (اندوکتانس) بر حسب اهم (ستون چهارم جدول ۵) جدول شماره 5-1

جدول شماره 5-2

۳- بررسی اقتصادی محاسبه کابل برای طراحی اقتصادی شبکه و بهینه سازی نیازمند داده های آماری و مقادیر واقعی نظیر قیمت کابل، هزینه نصب و نگهداری، بهای هر کیلو وات ساعت مصرفی، مدت زمان بهره برداری از کابل و غیره هستیم.

۴- چند توصیه در مورد نصب کابل * کابل پلاستیکی (پی وی سی) را نباید در زمستان کابل کشی نمود. در شرایط خاص کار در سرما می توان از پیش قرقره کابل را در محیط گرم قرار داد و پس از گرم شدن بی درنگ آن را نصب کنیم. * هنگام نصب کابل شعاع خمش نباید از ۱۲ برابر قطر خارجی کمتر باشد. * در صورتیکه کابل در خاک دفن شود، باید کانالی به عمق ۷۰ سانتیمتر حفر کرد و کابل را داخل خاک نرم به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر قرار داد و سپس روی آن آجر و در پایان خاک معمولی ریخت.

نکته مهمه در نصب کابل های بزرگ جهت راحتی نصب کابل ها با سطح مقطع بسیار بالا و انتخاب بهینه کابل مناسب به جای یک کابل از دو کابل استفاده می شود. مثلا برای شبکه سه فاز برای هر فاز دو کابل که با یک دیگر بصورت موای متصل شده اند استفاده میشود که در مجموع ۶ کابل برای هر سه فاز (بدون در نظر گرفتن سیم نول و زمین) مورد استفاده قرار می گیرد این کار باعث می شود علاوه بر اینکه مقاومت اهمی کابل ها کاهش یابد و در نتیجه آن کاهش تلفات و همچنین کاهش افت ولتاژ را سبب می شود در نصب و جاگذاری کابل های بزرگ کمک می کند.

منبع: برنیکا