Электрика 0,4 кВ

Нормативная база

ПУЭ (расчёт линий, выбор аппаратов и кабелей); однолинейная схема — DXF

Как считается

Метод и нормативная база

Конструктор щита и ВРУ 0,4 кВ подбирает аппараты защиты и кабели каждой отходящей линии, питающую линию и вводной аппарат щита, считает потерю напряжения, петлю фаза-ноль и токи короткого замыкания, распределяет однофазные нагрузки по фазам. Опирается на ПУЭ 7-го издания (гл. 1.3 — выбор сечений по нагреву, гл. 3.1 — защита сетей), СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий» и стандарты серии ГОСТ Р 50571.

Линия: расчётный ток считается по мощности, cos φ и числу фаз; коэффициент спроса применяется только к линии с несколькими потребителями, а номинал автомата выбирается по току без него. Номинал берётся ближайшим из ряда 6-125 А, у розеточной линии не ниже 16 А. Сечение подбирается снизу ряда: длительно допустимый ток трёхжильного кабеля (ПУЭ табл. 1.3.6 и 1.3.7; для кабеля в трубе — с понижением по ГОСТ Р 50571.5.52-2011 табл. В.52.4) с поправками на число совместно проложенных кабелей, температуру среды (ПУЭ табл. 1.3.3) и число жил должен быть не меньше номинала автомата, потеря напряжения — не больше нормы, сечение — не меньше наименьшего по СП 256.1325800.2016 табл. 15.3 (розеточная линия 2,5 мм² по меди, освещение 1,5 мм²).

Норма потери напряжения от ВРУ — по п. 8.23 СП 256.1325800.2016: не более 3 % до светильников и 4 % до прочих потребителей, при длине электропроводки от ВРУ более 100 м — плюс 0,005 % на каждый метр сверх 100, но не более 0,5 %. Потеря напряжения считается по приложению G ГОСТ Р 50571.5.52-2011 с учётом cos φ, реактивного сопротивления и рабочей температуры жилы.

Проверка автоматического отключения: ток однофазного КЗ в конце линии по сопротивлению петли фаза-ноль в нагретом состоянии (включая сеть до щита и сопротивление источника, если оно задано) сравнивается с верхней границей зоны мгновенного расцепления, увеличенной на 10 %: 5·Iн для характеристики B, 10·Iн для C, 20·Iн для D. На уровне щита суммируются токи фаз с коэффициентом одновременности, подбираются питающая линия и вводной аппарат, проверяется отключающая способность аппаратов по максимальному току КЗ на шинах.

Формулы

I = P · 1000 / (U · cos φ), U = 220 В; трёхфазная I = P · 1000 / (√3 · 380 · cos φ)

расчётный ток линии; коэффициент спроса Кс — только при нескольких потребителях на линии

Iдоп · Кгр · Kt · Kж ≥ Iн

ПУЭ табл. 1.3.6 и 1.3.7 (трёхжильный кабель), Кгр — ГОСТ Р 50571.5.52-2011 табл. B.52.17 (в земле ПУЭ табл. 1.3.26), Kt — ПУЭ табл. 1.3.3, Kж = 0,93 для пятижильного кабеля (ГОСТ 31996-2012, сноска к табл. 19-22)

ΔU = b · I · (ρ₁ · L/S · cos φ + λ · L · sin φ); ΔU% = ΔU / U · 100

ГОСТ Р 50571.5.52-2011, приложение G: b = 2 для однофазной и √3 для трёхфазной цепи, ρ₁ = 1,25·ρ₂₀ (медь 0,0225 Ом·мм²/м), λ = 0,08 мОм/м

Zп = √((1,2 · (2 · ρ₂₀ · L/S + Rк + Zсети))² + X²) + Zист

петля фаза-ноль; 1,2 — нагрев жил к моменту КЗ, ρ₂₀ меди 0,0175 Ом·мм²/м, X = 2 · λ · L, Rк = 1,4 мОм — контакты участка (ГОСТ 28249-93 п. 2.6)

Iкз = 0,95 · 220 / Zп ≥ 1,1 · k · Iн

минимальный ток однофазного КЗ; k = 5 (B), 10 (C), 20 (D)

Что вводится

• Потребители линий: мощность, cos φ, число фаз, коэффициент спроса, признак розеточной, осветительной или противопожарной нагрузки; есть готовые типовые потребители.
• Для каждой линии: длина, материал жилы, способ прокладки (в трубе, открыто, в земле), число совместно проложенных кабелей, температура среды, характеристика и тип аппарата (автомат, АВДТ, УЗО).
• Для щита: коэффициент одновременности, питающая линия, вводной аппарат, сведения об источнике (трансформатор или ток КЗ по техническим условиям).
• Для ВРУ: категория надёжности электроснабжения, вводы и АВР, секции, узел учёта, производитель и серия аппаратов.

Что получается

• По каждой линии: расчётный ток, номинал аппарата, марка и сечение кабеля, допустимый ток с поправками, потеря напряжения, ток однофазного КЗ и вывод о срабатывании.
• По щиту: токи фаз и ток в нулевом проводнике, неравномерность загрузки фаз, расчётная мощность, питающая линия, вводной аппарат, максимальный ток КЗ на шинах.
• Замечания по нарушенным условиям с причиной и полем, которое нужно исправить.
• Спецификация, кабельно-трубный журнал и лист расчёта в PDF, однолинейные схемы в DXF.

Пример расчёта

Групповая розеточная линия кухни: 3,5 кВт, однофазная, cos φ = 0,95, медный кабель в трубе длиной 25 м, прокладывается один, температура среды +25 °С, автомат характеристики C; сопротивление петли сети до щита (при +20 °С) 0,3 Ом, источник не задан.

1. Ток: I = 3500 / (220 · 0,95) = 16,75 А; потребителей на линии несколько, Кс = 1.
2. Автомат: ближайший номинал не ниже 16,75 А и не ниже 16 А для розеточной линии — 20 А.
3. Сечение: наименьшее по табл. 15.3 СП 256 для розеточной линии — 2,5 мм²; допустимый ток медного трёхжильного кабеля 2,5 мм² в трубе 21 А ≥ 20 А.
4. Потеря напряжения: 2 · 16,75 · (0,0225 · 25/2,5 · 0,95 + 0,00008 · 25 · 0,312) = 7,18 В, то есть 3,26 % при норме 4 % от ВРУ.
5. Петля: 2 · 0,0175 · 25/2,5 = 0,35 Ом; с контактами участка (0,0014 Ом) и сетью до щита 0,65 Ом, в нагретом состоянии 0,78 Ом (с реактивной составляющей 0,004 Ом).
6. Ток однофазного КЗ: 0,95 · 220 / 0,78 = 267 А ≥ 1,1 · 10 · 20 = 220 А — мгновенное расцепление обеспечено.

Автомат C20, кабель ВВГнг(А)-LS 3×2,5 (допустимый ток 21 А), потеря напряжения 3,26 %, ток однофазного КЗ 267 А при требуемых 220 А.

Окончательные значения принимаются в составе проектной документации — с учётом задания, местных условий и решений смежных разделов.

Границы применимости

• Длительно допустимые токи взяты для трёхжильных кабелей: сечения выше 185 мм² и одножильные кабели таблицами расчёта не нормированы — такие линии принимаются по каталогу изготовителя.
• Без заданного источника (трансформатор, ток КЗ по техническим условиям сетевой организации) ток однофазного КЗ считается только по кабелям и сети до щита и достоверным не является; паспортные данные трансформатора вводит проектировщик.
• Селективность пары аппаратов по кратности номиналов не гарантируется: по перегрузке она проверяется по контрольным точкам ГОСТ IEC 60898-1-2020, а при КЗ — только по время-токовым характеристикам и таблицам селективности изготовителя.
• Категорию надёжности электроснабжения сервис не назначает: по ПУЭ 1.2.17 она определяется в процессе проектирования по нормативной документации и технологической части проекта.
• Расчёт ведётся для сетей 220/380 В жилых и общественных зданий; для производственных электроустановок, сетей выше 1 кВ и взрывоопасных зон нужны свои нормы и расчёты.

Смежные расчёты: Электроснабжение (ЭОМ)

• Освещённость (СП 52)
• Заземление
• Молниезащита
• Компенсация реактивной мощности
• Выбор трансформатора