Групповая прокладка кабелей: как меняется допустимая токовая нагрузка

Почему возникает снижение токовой нагрузки

При групповой прокладке несколько кабелей расположены на близком расстоянии друг от друга. Тепло, выделяемое каждой жилой при протекании тока, не отводится в окружающую среду так же эффективно, как у одиночного кабеля. Соседние кабели нагревают друг друга, и суммарная температура изоляции повышается. Чтобы температура не превысила допустимую для данного типа изоляции, токовую нагрузку каждого кабеля в группе снижают на определённый коэффициент.

Допустимый длительный ток одиночного кабеля в таблицах ПУЭ РК и ГОСТ приведён для нормированных условий: температура воздуха +25 °C, земли +15 °C, одиночная прокладка, отсутствие дополнительного нагрева. Групповая прокладка — одно из отклонений от этих условий, которое учитывается введением понижающего коэффициента. Итоговое значение допустимого тока определяется по формуле:

I_{доп.групп} = I_доп × K_гр

где I_{доп.групп} — допустимый длительный ток для кабеля в группе, А; I_доп — табличный допустимый ток одиночного кабеля для тех же условий прокладки (материал жилы, тип изоляции, способ монтажа), А; K_гр — коэффициент снижения для конкретных условий групповой прокладки.

Если кабель уже выбран по нагреву рабочего тока, проверку выполняют по условию I_расч ≤ I_{доп.групп}. Если условие не выполняется, сечение увеличивают. Общие принципы выбора сечения по нагреву описаны в материале прокладка силового кабеля. Устройство и конструктивные особенности кабелей, влияющие на нагрев и охлаждение, разобраны в статье силовой кабель: устройство, виды, характеристики.

От чего зависит коэффициент

Коэффициент снижения не является универсальным числом. Его значение определяется совокупностью факторов.

Способ прокладки. Кабели в земле, в трубах, в коробах, на лотках и открыто охлаждаются по-разному. В земле тепловой поток уходит в грунт, но при групповой прокладке соседние кабели нагревают друг друга. В трубе воздух является дополнительным тепловым сопротивлением. На открытом лотке охлаждение лучше, чем в закрытом коробе.

Количество совместно проложенных кабелей. Чем больше кабелей в группе, тем сильнее взаимный нагрев и тем ниже коэффициент.

Расстояние между кабелями. Чем ближе расположены кабели, тем хуже охлаждение. При расстоянии 100 мм снижение меньше, чем при касании. Если кабели разнесены на значительное расстояние, коэффициент может не применяться.

Взаимное расположение. Кабели в один слой на лотке нагревают друг друга меньше, чем кабели, уложенные пучками или в несколько слоёв. Расположение треугольником (для одножильных кабелей) даёт другой коэффициент, чем однорядная прокладка.

Условия охлаждения. Температура окружающей среды, наличие вентиляции, тепловое сопротивление грунта, материал лотка или трубы. При плохом охлаждении коэффициент ниже.

Важно подчеркнуть: коэффициент нельзя выбирать только по количеству кабелей. Два кабеля в земле на расстоянии 100 мм и два кабеля, проложенных вплотную в одной трубе, имеют разные коэффициенты снижения.

Как правильно выбрать коэффициент

Значения коэффициентов снижения приведены в ПУЭ РК и в ГОСТ IEC 60364-5-52 (в Казахстане применяется как СТ РК МЭК 60364-5-52). Выбор зависит от способа прокладки.

Для кабелей, проложенных в земле (включая прокладку в трубах), применяется таблица 1.3.26 ПУЭ. Коэффициент зависит от расстояния между кабелями в свету и их количества. Резервные кабели при подсчёте не учитываются. Значения для медных и алюминиевых жил принимаются одинаковыми.

Источник: таблица 1.3.26 ПУЭ, 6-е издание. При прокладке в земле на глубине 0,7–1,0 м при температуре земли +15 °C и удельном сопротивлении 120 см·К/Вт.

Для кабелей, прокладываемых в коробах и лотках пучками, применяется таблица 1.3.12 ПУЭ. Допустимые токи принимаются как для одиночных кабелей, проложенных открыто, с введением снижающих коэффициентов. Например, при многослойной прокладке и пучками для 5–6 одножильных кабелей коэффициент составляет 0,85, для 7–9 — 0,75, для 10–11 — 0,7, для 12–14 — 0,65, для 15–18 — 0,6. При однослойной прокладке для 2–4 кабелей коэффициент — 0,67, для 5 кабелей — 0,6.

В ГОСТ IEC 60364-5-52 (СТ РК МЭК 60364-5-52) приведены отдельные таблицы для разных способов прокладки. Таблица B.52.17 — для кабелей в трубах и закрытых коробах, таблица B.52.18 — для кабелей, проложенных непосредственно в земле, таблица B.52.19 — для кабелей в трубах в земле. Значения в этих таблицах учитывают количество цепей и взаимное расположение кабелей. Например, для кабелей, проложенных в один слой на неперфорированном лотке, при четырёх дополнительных кабелях коэффициент составляет 0,73.

При выборе коэффициента важно проверить, для каких условий приведено табличное значение. Если фактические условия отличаются, требуется дополнительный пересчёт. Для кабелей с разными сечениями в одной группе коэффициент рассчитывается отдельно, либо ориентируются на меньшие сечения.

Пример расчёта

Пример 1. Прокладка в земле.

Трёхфазная линия 380 В, расчётный ток I_расч = 55 А. Кабель с медными жилами, изоляция ПВХ, прокладывается в земле. По нагреву предварительно выбрано сечение 16 мм² с табличным допустимым током I_доп = 90 А (для нормированных условий: +15 °C, одиночный кабель).

В той же траншее на расстоянии 100 мм проложены ещё два нагруженных кабеля. По таблице 1.3.26 ПУЭ для трёх кабелей на расстоянии 100 мм коэффициент K_гр = 0,85.

I_{доп.групп} = 90 × 0,85 = 76,5 А.

Условие I_расч = 55 А ≤ I_{доп.групп} = 76,5 А выполняется. Сечение 16 мм² проходит.

Пример 2. Прокладка в коробе.

Группа из шести одножильных медных кабелей сечением 10 мм² проложена в коробе пучками. Табличный допустимый ток для одиночного кабеля, проложенного открыто, составляет 80 А (по таблице 1.3.4 ПУЭ). По таблице 1.3.12 ПУЭ для 5–6 одножильных кабелей при многослойной прокладке и пучками коэффициент K_гр = 0,85.

I_{доп.групп} = 80 × 0,85 = 68 А.

Если расчётный ток одного кабеля превышает 68 А, сечение увеличивают. Если расчётный ток меньше, сечение 10 мм² подходит.

В обоих примерах коэффициенты взяты из таблиц ПУЭ. Если проектировщик ведёт расчёт по ГОСТ IEC 60364-5-52, используются таблицы этого стандарта. Смешивать таблицы из разных нормативных систем недопустимо.

Групповая прокладка в лотке, коробе и земле

Прокладка в земле. Охлаждение кабелей в земле зависит от теплового сопротивления грунта. Нормированное значение — 2,5 К·м/Вт. При большем сопротивлении (сухой песок, скальный грунт) вводится дополнительный коэффициент по таблице B.52.16 ГОСТ IEC 60364-5-52. Глубина прокладки также влияет на охлаждение. Для кабелей в земле коэффициент снижения зависит от расстояния между кабелями: при 100 мм — 0,85 для трёх кабелей, при 300 мм — 0,90. Резервные кабели не учитываются.

Прокладка в коробе. Короб закрывает кабели, и отвод тепла происходит через стенки короба. Чем плотнее уложены кабели, тем хуже охлаждение. При многослойной и пучковой прокладке коэффициент ниже, чем при однослойной. Для 12–14 одножильных кабелей в коробе коэффициент составляет 0,65. При однослойной прокладке 2–4 кабелей — 0,67. Конкретные значения приведены в таблице 1.3.12 ПУЭ.

Прокладка на лотке. Перфорированные лотки обеспечивают лучшее охлаждение, чем закрытые короба, за счёт вентиляции. Неперфорированные лотки уступают по охлаждению. ГОСТ IEC 60364-5-52 приводит отдельные таблицы для разных типов лотков. Для кабелей, проложенных в один слой на неперфорированном лотке, при четырёх дополнительных кабелях коэффициент составляет 0,73. При расположении кабелей с интервалами охлаждение лучше, и коэффициент выше.

Для прокладки кабелей в трубах в земле применяется таблица B.52.19 ГОСТ IEC 60364-5-52. При прокладке нескольких кабелей в одной трубе коэффициент ниже, чем при прокладке в отдельных трубах на расстоянии. Внутренний диаметр трубы также влияет на охлаждение: чем плотнее заполнена труба, тем хуже отвод тепла.

Типичные ошибки

Выбор коэффициента только по количеству кабелей. Два кабеля в земле на расстоянии 300 мм и два кабеля в одной трубе имеют разные коэффициенты. Способ прокладки и взаимное расположение влияют не меньше, чем количество.

Применение коэффициента для одиночной прокладки. Если кабель проложен одиночно, коэффициент не вводится. Введение понижающего коэффициента «на всякий случай» приводит к необоснованному увеличению сечения и удорожанию линии.

Использование таблиц ПУЭ и ГОСТ IEC одновременно. Коэффициенты из разных систем имеют разные базовые условия. Их нельзя перемножать или выбирать произвольно. Если расчёт ведётся по ПУЭ, используются таблицы ПУЭ; если по ГОСТ IEC — таблицы ГОСТ IEC.

Игнорирование резервных кабелей. Резервные кабели при подсчёте группового коэффициента не учитываются. Включение их в группу завышает количество кабелей и занижает допустимый ток.

Пренебрежение дополнительными коэффициентами. Кроме группового коэффициента, могут действовать температурный коэффициент и коэффициент теплового сопротивления грунта. Их произведение даёт итоговый допустимый ток. Игнорирование одного из них приводит к перегреву кабеля.

Сравнение результата с табличным током одиночного кабеля. После введения группового коэффициента допустимый ток снижается. Сравнивать расчётный ток нужно с I_{доп.групп}, а не с табличным значением для одиночного кабеля.

FAQ

Что такое коэффициент групповой прокладки?

Коэффициент групповой прокладки K_гр — понижающий коэффициент, на который умножается табличный допустимый ток одиночного кабеля при прокладке нескольких кабелей на близком расстоянии. Значения приведены в таблицах ПУЭ РК и ГОСТ IEC 60364-5-52.

Как коэффициент влияет на выбор сечения?

После введения коэффициента допустимый ток кабеля в группе снижается. Если расчётный ток превышает I_{доп.групп}, сечение увеличивают до значения, при котором условие I_расч ≤ I_{доп.групп} выполняется.

Нужно ли учитывать резервные кабели при подсчёте коэффициента?

Нет. ПУЭ прямо указывает: резервные кабели при подсчёте группового коэффициента не учитываются. Учитываются только работающие кабели.

Одинаковы ли коэффициенты для медных и алюминиевых жил?

В таблице 1.3.26 ПУЭ значения коэффициентов для медных и алюминиевых жил принимаются одинаковыми. Для других таблиц следует проверять примечания к конкретному источнику.

Можно ли применять один коэффициент для всей группы?

Табличные коэффициенты рассчитаны для групп из одинаковых по размеру и нагрузке кабелей. Если группа состоит из разных по сечению кабелей, расчёт ведётся по допустимой нагрузке меньшего из сечений, либо коэффициент определяется отдельно.

Как учитывать прокладку в несколько слоёв?

При многослойной прокладке коэффициент ниже, чем при однослойной. Для кабелей в коробах и лотках значения для многослойной прокладки приведены в таблице 1.3.12 ПУЭ. Для кабелей в земле многослойная прокладка встречается реже, и коэффициент определяется по таблице 1.3.26 с учётом расстояния между кабелями.

Источники

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 6-е издание — таблица 1.3.12 «Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах» — действует — dokipedia.ru/document/5457376.
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 6-е издание — таблица 1.3.26 «Поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (в трубах или без труб)» — действует — dokipedia.ru/document/1724750.
• ГОСТ IEC 60364-5-52:2011 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки» — таблицы B.52.17–B.52.19 — действует — files.stroyinf.ru.
• Правила устройства электроустановок Республики Казахстан 2015 г. в редакции приказа Министра энергетики РК от 31.10.2022 №340 — действует — ИПС «Әділет», adilet.zan.kz.