Сечение провода сип по мощности. Виды кабелей сип, сечение и конструктивные особенности
Просматривая простоты интернета на предмет электромонтажа, обнаружил на одном форуме тему с обсуждением "выдержит ли сип 4х16 15квт". Вопрос возникает потому что на подключение частного дома выделяют 15 кВт 380 вольт. Ну и народ интересуется не маловато ли заложить 16 квадрат на ответвление от воздушной линии? Заглянул я счанала в ПУЭ, но почему то на тему мощности СИПа ничего там не нашел. Вот есть только табличка 1.3.29 "Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80". И по ней видно что максимальный допустимый ток для сечения 16кв. мм. провода типа АС, АСКС, АСК вне помещения составляет 111 ампер. Ну хоть что то для начала.
Сколько киловатт выдержит СИП 4х16?
Но зато есть ГОСТ 31943-2012 "Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи". В конце госта, в пункте 10 указания по эксплуатации, есть табличка
Сколько киловатт выдерживает СИП - таблица:
| Сечение СИП | напряжение 380В | напряжение 220В |
|---|---|---|
| СИП 4х16 | 38 кВт | 66 кВт |
| СИП 4х25 | 50 кВт | 85 кВт |
| СИП 4х35 | 60 кВт | 105 кВт |
| СИП 4х50 | 74 кВт | 128 кВт |
| СИП 4х70 | 91 кВт | 158 кВт |
| СИП 4х95 | 114 кВт | 198 кВт |
| СИП 4х120 | 129 кВт | 225 кВт |
| СИП 4х150 | 144 кВт | 250 кВт |
| СИП 4х185 | 166 кВт | 288 кВт |
| СИП 4х240 | 195 кВт | 340 кВт |
Методика расчета
Берем табличку 10 и по ней находим что одна жила сипа 16 кв.мм. выдерживает - 100 ампер. И далее самое главное, на сколько надо умножать эти 100А - на 220 или 380? Тут надо посмотреть с точки зрения потребителей которые будут подключены к сипу. Если это обычный жилой дом, то трехфазных приборов не так уж много (ну единственное это индукционная плита или электродуховка приходит на ум, хотя они по сути своей 220В), если это какая то ремонтная мастреская, то трехфазного оборудования уже побольше (подъемники, сварка, компрессора).
В начале темы поднимался вопрос "выдержит ли сип 4х16 15квт"? Поэтому для частного дома мы умножаем 220Вх100А=22кВт по фазе. Но не забываем что фазы то у нас три. А это уже 66 киловатт суммарно для жилого дома. Что представляет собой 4х кратный запас относительно выдаваемых техусловий.
Основным предназначением кабелей СИП является передача электроэнергии по воздушным линиям. Кабель активно используется при отводе электроэнергии от основных магистралей к жилым и хозяйственным сооружениям, при строительстве осветительных сетей на улицах населенных пунктов.
Самонесущий изолированный провод (СИП)
Конструкция СИП
Фазные алюминиевые провода покрыты светостабилизирующим изоляционным покрытием черного цвета. Полиэтиленовое покрытие обладает высокой устойчивостью к влаге и ультрафиолетовым солнечным лучам, которые разрушают резиновую или обычную полимерную изоляцию.
Провода скручиваются в жгут вокруг нулевой алюминиевой жилы, в центре которой стальной провод. Сердечник нулевой жилы является несущей основой всего кабеля. Некоторые конструкции кабелей СИП с малым сечением и небольшим количеством жил имеют легкий вес, т. к. в этих видах отсутствует стальная жила. СИП расшифровывается как самонесущий изолированный провод.
Виды и строение
Производится пять основных типов СИП проводов:
- СИП-1 включает в себя три фазы, каждая из которых скручена в жгут из нескольких алюминиевых проводов вокруг сердечника из алюминиевого сплава. Провода четвертой нулевой жилы скручиваются вокруг стального сердечника. Фазы изолированы термопластиком, устойчивым к ультрафиолетовым лучам. На марке кабеля СИП-1А нулевой провод, как и фазные жилы, в изолированной оболочке. Такие кабели выдерживают продолжительное время нагрева при 70°С.
Конструкция кабеля СИП-1, СИП-1А
- СИП-2 и СИП-2А имеют аналогичную СИП-1 и 1А конструкцию, разница лишь в изоляционной оболочке. Изоляцией служит «сшитый полиэтилен» – соединение полиэтилена на молекулярном уровне в сетку с широкими ячейками с трехмерными поперечными связями. Такая структура изоляции намного прочнее к механическим воздействиям и выдерживает более низкие и высокие температуры при длительном воздействии (до 90°С). Это позволяет использовать такую марку СИП кабеля в холодных климатических условиях при больших нагрузках. Максимальное напряжение передаваемой электроэнергии до 1Кв.
- СИП-3 – одножильный кабель со стальным сердечником, вокруг которого свиты провода из алюминиевого сплава AlMgSi. Изоляционная оболочка из «сшитого полиэтилена» позволяет использовать СИП-3 для строительства воздушных линий передачи электроэнергии с напряжением до 20 кВ. Рабочая температура кабеля 70°С, его можно эксплуатировать длительное время при температурах в диапазоне от минус 20°С до + 90°С. Такие характеристики позволяют использовать СИП-3 в различных климатических условиях: при умеренном климате, холодном или в тропиках.
Внутреннее устройство кабеля СИП-3
- СИП-4 и СИП-4Н не имеют нулевого провода со стальным стержнем, они состоят из парных жил. Буква Н указывает, что провода в жиле из алюминиевого сплава. ПВХ изоляция устойчива к ультрафиолетовому облучению.
Конструкция самонесущего изолированного провода СИП-4
- СИП-5 и СИП-5Н – две жилы имеют аналогичную структуру с СИП-4 и СИП-4Н, отличие в изоляционной оболочке. Технология сшитого полиэтилена позволяет увеличить время эксплуатации при максимально допустимой температуре на 30 процентов. ЛЭП с использованием СИП-5 применяют в холодном и умеренном климате, передавая электроэнергию с напряжением до 2,5 кВ.
Внутреннее устройство самонесущего изолированного провода СИП-5
В зависимости от условий эксплуатации и нагрузки потребляемой электроэнергии выбирают марку и сечение СИП кабеля.
Выбор сечения СИП
Выбор и расчет сечения проводов СИП для подключения различных объектов потребления производится по классической методике. Складываются максимальные потребляемые мощности электроустановок, расчет токовой нагрузки осуществляется по формуле:
I = P\U√³, где
— P – суммарная потребляемая мощность;
— I – максимальный потребляемый ток;
— U – напряжение в сети.
Руководствуясь значением максимального тока, по заранее просчитанным таблицам следует выбрать необходимое сечение СИП проводов.
Параметры наиболее используемых кабелей СИП для подключения зданий от основных магистралей линий электропередач (СИП-1, СИП-1А, СИП-2, СИП-2А)
| Сечение в мм и количество жил | Сопро- тивле- ние фаз в Ом на 1км | Максимально допустимый ток фазы с термоплас- тиковой изо- ляцией | Максимально допустимый ток фазы со сшитым полиэти- леном | Ток короткого замыкания в кА при продол-жительности 1с |
|---|---|---|---|---|
| 1х16+1х25 | 1.91 | 75 | 105 | 1 |
| 2х16 | 1.91 | 75 | 105 | 1 |
| 2х25 | 1.2 | 100 | 135 | 1.6 |
| 3х16 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 3х25 | 1.2 | 95 | 130 | 1.6 |
| 3х16+1х25 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 3х25+1х35 | 1.2 | 95 | 130 | 1.6 |
| 3х120 +1х95 | 0.25 | 250 | 340 | 5.9 |
| 3х95+1х95 | 0.32 | 220 | 300 | 5.2 |
| 3х95+1х70 | 0.32 | 220 | 300 | 5.2 |
| 3х50+1х95 | 0.44 | 180 | 240 | 4.5 |
| 3х70+1х70 | 0.44 | 180 | 240 | 4.5 |
| 3х50+1х70 | 0.64 | 140 | 195 | 3.2 |
| 3х50+1х50 | 0.64 | 140 | 195 | 3.2 |
| 3х35+1х50 | 0.87 | 115 | 160 | 2.3 |
| 3х25+1х35 | 1.2 | 95 | 130 | 1.6 |
| 3х16+1х25 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 4х16+1х25 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 4х25+1х35 | 1.2 | 95 | 130 | 1.2 |
При выборе сечения и марки СИП проводов важно учитывать не только максимальную токовую нагрузку, но и температуру, время, в течение которого можно эксплуатировать кабель в экстремальных условиях. Обычно допустимая продолжительность составляет от 4000 до 5000 часов.
Максимальная температура для проводов
Выбирая марку СИП кабеля и его сечение по нагреву, обязательно нужно учитывать тип изоляции: сшитый полиэтилен или термопластик. С учетом потерь напряжения, термической стойкости при коротком замыкании, механической прочности, при недостаточной величине одного из параметров выбирается кабель с большим сечением.
При эксплуатации СИП кабеля перегрузки допустимы до 8 часов в сутки, 100 часов в год и не более 1000 часов за весь период работы. Чаще всего для подключения жилых домов или хозяйственных объектов применяют СИП-2А, это объясняется некоторыми недостатками остальных моделей кабеля:
- на СИП-1 и СИП-2 нулевая жила не изолирована, при обрыве на ней может быть наведенный, опасный для человека потенциал;
- СИП-1(А), СИП-4 имеет непрочную изоляцию;
- СИП-3 используется только при напряжениях выше 1000В, это одиночный провод;
- СИП-4 или СИП-5 не имеют центральной несущей жилы, поэтому могут применяться только на коротких расстояниях, на больших интервалах кабель растягивается и провисает.
Из вышеприведенной таблицы видно, что кабель СИП-2А может быть с одинаковым или разным сечением жил. Обычно при сечении фазных жил 70 кв./мм, нулевая жила для прочности делается 95мм/кв. При большем сечении фаз несущую фазу не увеличивают, механической прочности вполне хватает. При равномерном распределении электроэнергии по фазам, нулевая жила электрической и тепловой нагрузки практически не испытывает. Для осветительных сетей обычно используют кабели с сечением жил 16 или 25 кв./мм.
Пример расчета
Пример расчета сечения СИП кабеля для подключения объекта с суммарной мощностью электроприборов 72 Вт, на расстоянии от основной магистрали электроэнергии 340 м. Опоры для подвески СИП кабеля надо разместить с промежутками не более 50 м, это существенно снизит механическую нагрузку на провода. Следует рассчитать максимальный ток для трехфазной цепи при включении всех электроприборов. При условии, что нагрузка будет распределяться равномерно между фазами, на одну фазу придется:
72 кВт / 3 = 24 кВт.
Максимальный ток на одной фазе с учетом индуктивной и емкостной нагрузки электроприборов (коэффициент cos fi = 0.95) составит:
24 кВт / (230V* 0,95) = 110A.
По таблице выбирается СИП кабель с сечением 25 А, однако, учитывая длину кабеля 340 м, надо принимать во внимание потери напряжения, которые должны составлять не более 5%. Для удобства подсчета, длину кабеля округляют до 350 м:
- в СИП удельное сопротивление алюминия 0,0000000287 ом/м;
- сопротивление провода будет Rпр. = (0,0000000287 / 0,000025) Ом/м * 350 м = 0,4 Ом;
- сопротивление нагрузки для 24 кВт. Rн = U 2 * cos fi: P = 230 2 * 0,95 / 24кВт = 2,094 Ом;
- полное сопротивление – Rполн. = 0,40 Ом. + 2,094 Ом. = 2,5 Ом.
Исходя из расчетных данных, максимальный ток в фазной жиле будет:
I = U / R = 230V: 2,5 Om = 92 А
Падение напряжения равно I max * Rпр. = 93А * 0,4 Ом = 37V.
37 Вольт составляет 16 процентов от сетевого напряжения U = 230В, это больше, чем допустимые 5%. По расчетам, подходит СИП с сечением 95 кв./мм. Потери при таком проводе 11 В, это составляет 4,7%. При расчете однофазной линии общую мощность не делят на 3, длину кабеля умножают на 2.
Монтаж. Видео
Советы по монтажу провода СИП к дому представлены в этом видео.
Можно сделать вывод, что СИП кабели имеют целый ряд преимуществ по отношению к старым моделям алюминиевого кабеля, не имеющего изоляции. Кабель надежно защищен от короткого замыкания при прокладке в ветвях деревьев и других сложных условиях эксплуатации. Его можно прокладывать на стенах зданий, сооружений, вдоль ограждений, при этом не требуется высокая квалификация работников. Отсутствие специальных опор и изоляторов снижает время и затраты на монтаж. Благодаря изоляции и другим конструктивным особенностям сфера применения СИП кабелей существенно расширилась.
Сегодня для прокладки воздушных электрических линий вместо нескольких разделённых друг от друга голых алюминиевых проводов, прикрученных к изоляторам, используют провод СИП (Самонесущий Изолированный Провод ). СИП представляет собой один или жгут из нескольких изолированных проводов, который крепится к опорам специальными креплениями за одну или за все жилы одновременно (в зависимости от его разновидности).
Разновидности СИП
СИП имеет несколько разновидностей:
- СИП-1 — несущая нулевая жила без изоляции, фазные жилы заизолированы. Изоляция — термопластичный светостабилизированный полиэтилен. Крепится за нулевую жилу. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ с частотой 50 Гц.
- СИП-1А — то же, что и СИП-1, но все жилы заизолированы
- СИП-2 — несущая нулевая жила без изоляции, фазные жилы заизолированы. Изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен (полиэтилен с поперечными молекулярными связями). Крепится за нулевую жилу. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ с частотой 50 Гц.
- СИП-2А — то же, что и СИП-2, но все жилы заизолированы.
- СИП-3 — одножильный провод. Жила выполнена из уплотнённого сплава или уплотнённой сталеалюминевой конструкции проволок. Изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен. Рабочее напряжение: до 35 кВ.
- СИП-4 — все жилы заизолированы. Изоляция — термопластичный светостабилизированный полиэтилен. Не имеет несущей жилы. Крепится за все жилы одновременно. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ с частотой 50 Гц.
- СИП-5 — то же, что и СИП-4, но изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен.
Для прокладки воздушных линий в СНТ наиболее приемлемым является провод СИП-2А.
Недостатки других типов СИП:
- У СИП-1 и СИП-2 на неизолированной нулевой жиле при её обрыве возможно присутствие опасного для людей потенциала.
- У СИП-1, СИП-1А и СИП-4 менее прочная изоляция.
- СИП-3 предназначен для напряжений свыше 1000 вольт. Кроме того, это одиночный провод, его не сворачивают в жгут.
- СИП-4 и СИП-5 могут применяться только для отводов к домам. Из-за отсутствия упрочнённой несущей жилы могут растягиваться со временем.
Расчёт сечения фазных жил СИП
При расчёте сечения фазных проводов следует учитывать не только максимальный ток, который они могут держать, а ещё и падение напряжения на конце линии, которое не должно превышать 5% при максимальной нагрузке. При расстояниях свыше 100 метров падение напряжения в линии уже становится узким местом. Провод ещё держит нагрузку, но до конца провода доходит слишком низкое напряжение.
Рассмотрим ситуацию на примере моего СНТ. Длина магистральной линии 340 метров. Максимальная мощность энергопринимающих устройств — 72 кВт. Требуется подобрать соответствующий СИП. Для этого вычислим максимальный ток, который может протекать в проводах:
Вычислим максимальную мощность, приходящуюся на 1 фазу.
72 кВт / 3 фазы = 24 кВт = 24000 Вт.
Вычислим максимальный ток одной фазы. На выходе из трансформатора по стандарту 230 В. При подсчёте учитываем также емкостную и индуктивную нагрузку от бытовых приборов, используя косинус фи = 0,95.
24000 Вт / (230 В * 0,95) = 110 А
Итак, провод должен держать 110 А. Смотрим технические характеристики СИП для разных сечений, и видим, что 110 А вполне выдержит СИП с сечением фазных жил 25 кв.мм.
Казалось бы, что ещё нужно? Но не всё так просто. У нас линия длиной 340 метров, а любой провод имеет своё собственное сопротивление, которое снижает напряжение на его конце. Согласно допускам, падение напряжения на максимальной нагрузке в конце линии не должно превышать 5%. Посчитаем падение напряжения для нашего случая с жилами 25 кв.мм.
Рассчитаем сопротивление 350 м провода сечением 25 кв.мм.:
Удельное сопротивление алюминия в СИП — 0,0000000287 ом·м.
Сечение провода — 0,000025 кв.м.
Удельное сопротивление провода 25 кв.мм = 0,0000000287 / 0,000025 = 0,001148 ом·м
Сопротивление 350 метров провода сечением 25 кв.мм. = 0,001148 * 350 = 0,4018 ом
Рассчитаем сопротивление нагрузки 24 000 Вт:
Выведем удобную для расчёта формулу.
- P = U * I * 0,95
- отсюда
- P = U * (U / R) * 0,95
- P = U * U * 0,95 / R
- R = U * U * 0,95 / P
230 В * 230 В * 0,95 / 24000 Вт = 2,094 ом
Рассчитаем полное сопротивление всей цепи, сложив оба полученных выше сопротивления:
0,4018 ом + 2,094 ом = 2,4958 ом
Рассчитаем максимальный ток в проводе, который может возникнуть, исходя из полного сопротивления цепи:
230 В / 2,4958 ом = 92,1564 А
Рассчитаем падение напряжения в проводе, перемножив максимально возможный ток и сопротивление провода:
92,1564 А * 0,4018 ом = 37 В
Падение напряжения в проводе в 37 вольт — это 16% от исходного напряжения 230 вольт, что намного больше допустимых 5%. Вместо 230 вольт на конце линии при полной нагрузке окажется всего 230 - 37 = 193 вольта вместо допустимых 230 - 5% = 218,5. Поэтому сечение жил надо увеличивать.
Для рассматриваемого нами случая подойдёт сечение фазных жил 95 кв.мм. Это существенно больше, чем необходимо по току, но при максимальной нагрузке на конце линии такое сечение даст падение напряжения 10,8 В, что соответствует 4,7% от исходного напряжения, что вписывается в допуск.
Таким образом, нам для линии 350 метров и нагрузки по 24 кВт на фазу, необходим СИП-2А сечением фазных жил 95 кв.мм.
Замечу, что при неравномерной нагрузке на фазы усиливается ток по нулевому проводнику, а значит, его сопротивление тоже начинает играть роль, и его следует включить в расчёт (например, увеличить расчётную длину провода, скажем, в полтора раза). При очень неравномерной нагрузке (например, зимой, когда в СНТ живёт 1-2 человека, отапливающихся электрообогревателями, которые сидят на 1, или пусть даже на 2 фазах) может возникнуть перекос фаз на самом трансформаторе. В этом случае напряжение на нагруженных фазах падает ещё больше, а на не нагруженной - возрастает. Поэтому в идеале таким потребителям следует ставить трёхфазный ввод, и включать разные обогреватели в разные фазы.
P.S.:
Расчёт однофазной линии производится аналогично трёхфазной, только мощность потребителей не делится на 3 фазы и указывается двойная длина линии, поскольку в однофазной линии нулевая жила нагружена одинаково с фазной.
