Тепловые характеристики кабелей
К тепловым характеристикам кабелей относятся рабочая температура окружающей среды, при которой разрешена эксплуатация кабельной линии, допустимый нагрев самого проводника, а также ряд других показателей:
- Коэффициент теплоотдачи между поверхностью кабеля и окружающей средой. Он зависит от скорости потока воздуха, вида окружающей среды и ее температуры и других факторов.
- Тепловое сопротивление кабеля. Показатель зависит от размеров, конструктивных особенностей проводника и материалов, из которых он изготовлен. Например, самым высоким удельным тепловым сопротивлением обладают газонаполненные провода и кабели с обедненно-пропитанной изоляцией, самым низким — медные провода.
- Теплоемкость кабеля. Проводник с малой теплоемкостью нагревается быстрее, чем с большой при одинаковых условиях теплоотдачи.
- Уровень теплового потока в кабеле.
- Тепловыделение и теплопоглощение.
Температура использования кабельно-проводниковой продукции зависит от величины тока, материала изоляции и жил, наличия высших гармоник тока. Также на показатель влияет количество проводников, проложенных рядом в одной траншее.
Для определения длительно допустимого тока линии и температуры поверхности кабелей проводят тепловой расчет. Он позволяет выявить оптимальные рабочие показатели КЛ при использовании в нормальном режиме, а также при коротком замыкании, когда проводник нагревается до высоких температур. Порядок и формулы теплового расчета описаны в ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009.
Как влияет изоляция кабеля на допустимую температуру нагрева
У каждого вида проводов есть рабочий температурный режим, при котором изоляция сохраняет свою целостность и качественные характеристики. Здесь речь идет о температуре окружающей среды, а не самого проводника. При перегреве или переохлаждении изоляция может трескаться, плавиться, деформироваться или получить другие механические повреждения. В результате провод лишится защитной оболочки, что может привести к его порче и поломке подключенных к нему приборов.
Максимальная температура кабеля, при которой его можно использовать, зависит от материала изоляции. Стандартные провода с оболочкой из пластиков (ПВХ, полиэтилена и других полимеров), бумаги и резины предназначены для эксплуатации при температуре от -50 до +50 °C.
Также есть морозоустойчивые исполнения с пластиковой изоляцией, которые выдерживают охлаждение до -60 °C. Для работы в более широком температурном диапазоне используются специализированные провода с оболочкой из фторопластов и силикона.
Допустимый нагрев жил кабеля
Это предельная температура нагрева кабеля, вызванного электрическим сопротивлением токоведущих жил, а не внешними условиями. Показатель может быть выше, чем допустимая для эксплуатации провода температура окружающей среды.
Электрический ток, проходящий по кабелю, выделяет тепловую энергию. Если в изоляции количество получаемого тепла будет больше количества рассеиваемого, происходит тепловой пробой. Поэтому важно не допускать перегрева проводника.
Допустимая температура жил кабеля зависит от материала изоляции и уровня рабочего напряжения. Например, проводники с бумажной оболочкой могут нагреваться максимально до 80 °C при напряжении до 3 кВ. Чем напряжение выше, тем ниже разрешенный температурный показатель: при 20-35 кВт допустимая температура нагрева кабеля — до 50 °C.
Провода с резиновой изоляцией могут нагреваться до 65 °C, с оболочкой из сшитого полиэтилена и этиленпропиленовой резины — до 90 °C, из ПВХ пластиката и полимерной композиции — до 70 °C.
Нагрев при аварийных ситуациях
Вне зависимости от вида проводников предусмотрена возможность кратковременного перегрева при аварийных ситуациях. Предельная температура силовых кабелей при перегрузках зависит от материала изоляции:
- бумага — 95 °C;
- резина — 110 °C;
- ПВХ и маслонаполненные изделия — 80 °C;
- СПЭ и ЭПР — 130 °C.
Длительность периода предельного нагрева проводов при аварийных перегрузках не должна превышать 100 часов подряд. За один год эксплуатации нельзя допускать перегрузки кабелей на протяжении более 500 часов суммарно. Также между такими периодами пикового нагрева должен быть интервал минимум в 10 дней.
Отдельно нужно сказать про кабели с бумажной изоляцией. Их использование при напряжении 20-35 кВ в аварийном режиме не разрешено. При напряжении до 10 кВ можно эксплуатировать кабели в аварийном режиме в течение не более 5 суток, учитывая коэффициент допустимой перегрузки.
Температура монтажа
Прокладка кабельной линии выполняется при определенной температуре в зависимости от места монтажа и материалов проводников. Например, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена проводится при температуре не ниже -15 С°, поливинилхлоридные модели способны выдерживать температуру до -20 С°. При более низких температурах необходим подогрев кабелей.
При монтаже в крытых помещениях нагревают воздух с помощью обогревателей, при работе в полевых условиях используют тент и электрические тепловые вентиляторы мощностью 3 кВт. Также подогревают сам провод с помощью трехфазного тока. При этом важно следить за состоянием внешних витков линии, которые не должны нагреваться выше +20 С°. Оптимальная температура проводников при укладке — +5 С°.
При выполнении монтажа проводов на холоде важно соблюдать длительность работ: при температуре -5 С° прокладка должна длиться не более 120 мин., при -10 С° — до 60 мин., при -20 С° — до 30 мин. В процессе монтажа рекомендуется постоянно контролировать состояние линии, чтобы температура кабеля всегда была положительной. Переохлаждение кабельно-проводниковых изделий может привести к порче изоляции.
Советы по безопасной эксплуатации кабелей
Почему провода нагреваются
Перегрев проводов — одна из самых больших опасностей при эксплуатации кабельной линии. И это может произойти с любыми проводниками. С учетом предельного нагрева КЛ производится монтаж электропроводки и дальнейшее подключение потребителей энергии к сети. Также от этого показателя зависит выбор определенной марки проводов и максимальная величина нагрузки линии.
Кабели нагреваются из-за воздействия электрического тока. Заряженные электроны двигаются по проводнику под действием электрического поля. По пути они преодолевают кристаллическую решетку металлов, которая отличается очень прочными молекулярными соединениями. В результате этого взаимодействия электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Количество тепла, выделяемого в процессе прохождения тока по кабелю, зависит от силы тока, сопротивления проводника, а также времени, за которое ток по нему проходит. Температура провода повышается при возрастании нагрузки и показателя сопротивления. Скорость нагрева напрямую зависит от электрической мощности: чем она выше, тем быстрее нагревается проводник.
При нормальной температуре эксплуатации кабелей и незначительном нагреве кабельная линия продолжает безопасно работать. Но при длительном и большом превышении температурных показателей создается риск серьезных последствий: возгорания или оплавления изоляционного материала, обрыва, короткого замыкания, сбоя в сети, нарушения работы электрооборудования.
Как предотвратить и снизить нагрев
Для защиты от перегрева необходимо правильно подбирать кабели, соотнося максимальную нагрузку в сети и предельно допустимую температуру нагрева проводника. При выборе важно учитывать показатель сопротивления, который зависит от свойств металла и сечения провода. Подобрав правильный размер сечения, можно уменьшить электрическое сопротивление кабельной линии и снизить температуру нагрева до допустимой.
Все перечисленные параметры кабельно-проводниковой продукции есть в ее техническом паспорте. Также так указана рабочая температура кабеля конкретной модели и другие условия эксплуатации, монтажа и ремонта.
Для безопасного использования бытовых кабелей предлагаем следующие рекомендации:
- подключайте мощные электроприборы (бойлеры, электроплиты и т. д.) на отдельную кабельную линию;
- установите качественные устройства защитного отключения сети (автоматические выключатели) — они среагируют при перегрузе;
- позаботьтесь о качественных проводных соединениях — ненадежные стыки, недостаточная затяжка, нагар или окисление могут стать причиной нагрева проводника.
Также важно, чтобы подключенные кабели находились в расправленном виде. Скрученные провода могут нагреваться.
Если кабельная линия нагревается, необходимо выяснить, происходит ли повышение по всей ее протяженности или только на определенных участках. Если кабель греется целиком, значит, сила тока превышает сечение проводника и он не справляется с нагрузкой. Решить проблему можно с помощью снижения мощности (уменьшения количества электрооборудования на одной линии) или замены провода на модель с подходящим сечением. Если нагревается определенный участок, дело, скорее всего, в некачественных соединениях, которые нужно исправить.
Помощь в выборе кабеля по тепловым характеристикам
Консультанты компании «СтройТехСнабжение» помогут подобрать кабельно-проводниковую продукцию по предельно допустимой температуре нагрева изоляции, жил и другим тепловым характеристикам. В нашем каталоге большой выбор силовых кабелей для разных температурных режимов. Есть как термостойкие специсполнения для установки в высокотемпературных зонах, так и кабели из морозостойких материалов.
Для получения консультации позвоните нам или напишите в чате на сайте. Наши менеджеры расскажут все о кабельной продукции, дадут экспертный совет и оперативно оформят заказ в любой город России.