Вибір сипу струмом. Види кабелів сип, перетин та конструктивні особливості

Основним призначенням кабелів СІП є передача електроенергії повітряними лініями. Кабель активно використовується при відведенні електроенергії від основних магістралей до житлових та господарських споруд, для будівництва освітлювальних мереж на вулицях населених пунктів.

Самонесучий ізольований провід (СІП)

Конструкція СІП

Фазні алюмінієві дротипокриті світлостабілізуючим ізоляційним покриттямЧорного кольору. Поліетиленове покриття має високу стійкість до вологи та ультрафіолетових сонячних променів, які руйнують гумову або звичайну полімерну ізоляцію.

Провід скручуються в джгут навколо нульової алюмінієвої жили, в центрі якої сталевий дріт. Сердечник нульової жили є основою всього кабелю. Деякі конструкції кабелів СІП з малим перетином та невеликою кількістю жил мають легку вагу, тому що в цих видах відсутня сталева жила. СІП розшифровується як самонесучий ізольований провід.

Види та будова

Виробляється п'ять основних типів СІП дротів:

1. СІП-1 включає три фази, кожна з яких скручена в джгут з декількох алюмінієвих проводівдовкола сердечника з алюмінієвого сплаву. Проводи четвертої нульової жили скручуються навколо сталевого сердечника. Фази ізольовані термопластиком, стійким до ультрафіолетових променів. На марці кабелю СІП-1А нульовий провід, як і фазні жили, в ізольованій оболонці. Такі кабелі витримують тривалий час нагрівання за 70°С.

Конструкція кабелю СІП-1, СІП-1А

1. СІП-2 та СІП-2А мають аналогічну СІП-1 та 1А конструкцію, різниця лише в ізоляційній оболонці. Ізоляцією служить «пошитий поліетилен» – з'єднання поліетилену на молекулярному рівні в сітку з широкими осередками з тривимірними поперечними зв'язками. Така структура ізоляції набагато міцніша до механічних впливів і витримує нижчі та високі температури за тривалого впливу (до 90°С). Це дозволяє використовувати таку марку СІП кабелю в холодних кліматичних умовах за великих навантажень. Максимальна напруга електроенергії, що передається, до 1Кв.

1. СІП-3 – одножильний кабель зі сталевим сердечником, навколо якого звити дроти з алюмінієвого сплаву AlMgSi. Ізоляційна оболонка із «пошитого поліетилену» дозволяє використовувати СІП-3 для будівництва повітряних лінійпередачі електроенергії із напругою до 20 кВ. Робоча температура кабелю 70°С, його можна експлуатувати тривалий час при температурах від мінус 20°С до + 90°С. Такі характеристики дозволяють використовувати СІП-3 у різних кліматичних умовах: при помірному кліматі, холодному або тропіках.

Внутрішній пристрій кабелю СІП-3

1. СІП-4 та СІП-4Н не мають нульового дротузі сталевим стрижнем, вони складаються із парних жил. Літера Н показує, що дроти у жилі з алюмінієвого металу. ПВХ ізоляціястійка до ультрафіолетового опромінення.

Конструкція самонесучого ізольованого дроту СІП-4

1. СІП-5 та СІП-5Н – дві жили мають аналогічну структуру з СІП-4 та СІП-4Н, відмінність в ізоляційній оболонці. Технологія зшитого поліетилену дозволяє збільшити час експлуатації за максимально допустимої температури на 30 відсотків. ЛЕП з використанням СІП-5 застосовують у холодному та помірному кліматі, передаючи електроенергію з напругою до 2,5 кВ.

Внутрішній пристрій самонесучого ізольованого дроту СІП-5

Залежно від умов експлуатації та навантаження споживаної електроенергії вибирають марку та переріз СІП кабелю.

Вибір перерізу СІП

Вибір та розрахунок перерізу проводів СІП для підключення різних об'єктів споживання провадиться за класичною методикою. Складаються максимальні споживані потужності електроустановок, розрахунок струмового навантаження здійснюється за формулою:

I = P\U√³, де

- P - сумарна споживана потужність;

- I - максимальний споживаний струм;

- U - напруга в мережі.

Керуючись значенням максимального струму, за наперед прорахованими таблицями слід вибрати необхідний переріз СІП проводів.

Параметри найбільш використовуваних кабелів СІП для підключення будівель від основних магістралей ліній електропередач (СІП-1, СІП-1А, СІП-2, СІП-2А)

Перетин у мм та кількість жил	Супро- тивле- ня фаз в Ом на 1км	Максимально допустимий струм фази з термоплас- тиковий ізо- ляцією	Максимально допустимий струм фази зі зшитим поліети- ліном	Струм короткого замикання в кА при тривалості 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 виборі перерізу та марки СІП проводів важливо враховувати не лише максимальну струмове навантаження, а й температуру, час, протягом якого можна експлуатувати кабель в екстремальних умовах. Зазвичай допустима тривалість становить від 4000 до 5000 годин.

Максимальна температура для дротів

Вибираючи марку СІП кабелю та його переріз по нагріву, обов'язково потрібно враховувати тип ізоляції: зшитий поліетилен або термопластик. З урахуванням втрат напруги, термічної стійкості при короткому замиканні, механічної міцності при недостатній величині одного з параметрів вибирається кабель з великим перетином.

При експлуатації СІП кабелю навантаження допустимі до 8 годин на добу, 100 годин на рік та не більше 1000 годин за весь період роботи. Найчастіше для підключення житлових будинків або господарських об'єктів застосовують СІП-2А, це пояснюється деякими недоліками інших моделей кабелю:

• на СІП-1 та СІП-2 нульова жила не ізольована, при обриві на ній може бути наведений, небезпечний для людини потенціал;
• СІП-1(А), СІП-4 має неміцну ізоляцію;
• СІП-3 використовується тільки при напругах вище 1000В, це одиночний провід;
• СІП-4 або СІП-5 не мають центральної несучої жили, тому можуть застосовуватися лише на коротких відстанях, на великих інтервалах кабель розтягується та провисає.

З наведеної вище таблиці видно, що кабель СІП-2А може бути з однаковим або різним перетином жил. Зазвичай при перетині фазних жил 70 кв./мм, нульова жила для міцності виробляється 95мм/кв. При більшому перерізі фаз несучу фазу не збільшують, механічної міцності цілком вистачає. При рівномірному розподілі електроенергії по фазах, нульова жила електричного та теплового навантаження практично не відчуває. Для освітлювальних мереж зазвичай використовують кабелі із перетином жил 16 або 25 кв./мм.

Приклад розрахунку

Приклад розрахунку перерізу СІП кабелю для підключення об'єкта із сумарною потужністю електроприладів 72 Вт, на відстані від основної магістралі електроенергії 340 м. Опори для підвіски СІП кабелю треба розмістити з проміжками не більше 50 м, це суттєво знизить механічне навантаження на дроти. Слід розрахувати максимальний струм для трифазного ланцюгапри увімкненні всіх електроприладів. За умови, що навантаження розподілятиметься рівномірно між фазами, на одну фазу доведеться:

72 кВт/3 = 24 кВт.

Максимальний струм на одній фазі з урахуванням індуктивного та ємнісного навантаження електроприладів (коефіцієнт cos fi = 0.95) складе:

24 кВт/(230V* 0,95) = 110A.

По таблиці вибирається СІП кабель із перетином 25 А, проте, враховуючи довжину кабелю 340 м, треба брати до уваги втрати напруги, які мають становити трохи більше 5%. Для зручності підрахунку довжину кабелю округляють до 350 м:

• у СІП питомий опіралюмінію 0,0000000287 ом/м;
• опір дроту буде Rпр. = (0,0000000287/0,000025) Ом/м * 350 м = 0,4 Ом;
• опір навантаження на 24 кВт. Rн = U 2 * cos fi: P = 230 2 * 0,95/24кВт = 2,094 Ом;
• повний опір - Rповн. = 0,40 Ом. + 2,094 Ом. = 2,5 Ом.

Виходячи з розрахункових даних, максимальний струм у фазному жилі буде:

I = U / R = 230V: 2,5 Om = 92 А

Падіння напруги дорівнює I max * Rпр. = 93А * 0,4 Ом = 37V.

37 Вольт складає 16 відсотків від мережевої напруги U = 230В це більше, ніж допустимі 5%. За розрахунками, підходить СІП із перетином 95 кв./мм. Втрати при такому дроті 11, це становить 4,7%. При розрахунку однофазної лінії загальну потужність не поділяють на 3, довжину кабелю множать на 2.

Монтаж. Відео

Поради щодо монтажу дроту СІП до будинку представлені у цьому відео.

Можна зробити висновок, що СІП кабелі мають цілу низку переваг по відношенню до старих моделей алюмінієвого кабелюне має ізоляції. Кабель надійно захищений від короткого замиканняпри прокладанні у гілках дерев та інших складних умовах експлуатації. Його можна прокладати на стінах будівель, споруд, уздовж огорож, при цьому не потрібна висока кваліфікація працівників. Відсутність спеціальних опор та ізоляторів знижує час та витрати на монтаж. Завдяки ізоляції та іншим конструктивним особливостям сфера застосування СІП кабелів суттєво розширилася.

Сьогодні для прокладання повітряних електричних лінійзамість кількох розділених один від одного голих алюмінієвих проводів, прикручених до ізоляторів, використовують провід СІП(Самонесучий Ізольований Провід ). СІП являє собою один або джгут з декількох ізольованих дротівщо кріпиться до опор спеціальними кріпленнями за одну або за всі жили одночасно (залежно від його різновиду).

Різновиди СІП

СІП має кілька різновидів:

• СІП-1 - несуча нульова жила без ізоляції, фазні жили ізольовані. Ізоляція - термопластичний світлостабілізований поліетилен. Кріпиться за нульову жилу. робоча напруга: до 0,66/1 кВ із частотою 50 Гц.


• СІП-1А — те саме, що й СІП-1, але всі жили ізольовані


• СІП-2 - несуча нульова жила без ізоляції, фазні жили ізольовані. Ізоляція - зшитий світлостабілізований поліетилен (поліетилен з поперечними молекулярними зв'язками). Кріпиться за нульову жилу. Робоча напруга: до 0,66/1 кВ із частотою 50 Гц.


• СІП-2А — те саме, що й СІП-2, але всі жили ізольовані.


• СІП-3 - одножильний провід. Жила виконана з ущільненого сплаву або сталеалюміневої конструкції ущільненої дротів. Ізоляція – зшитий світлостабілізований поліетилен. Робоча напруга: 35 кВ.


• СІП-4 - всі жили ізольовані. Ізоляція - термопластичний світлостабілізований поліетилен. Не має несучої жили. Кріпиться за всі жили водночас. Робоча напруга: до 0,66/1 кВ із частотою 50 Гц.


• СІП-5 - те саме, що і СІП-4, але ізоляція - зшитий світлостабілізований поліетилен.

Вибір різновиду СІП для СНТ

Для прокладання повітряних ліній у СНТ найбільш прийнятним є провід СІП-2А.

Недоліки інших типів СІП:

• У СІП-1 та СІП-2 на неізольованій нульовій жилі при її обриві можлива присутність небезпечного для людей потенціалу.


• У СІП-1, СІП-1А та СІП-4 менш міцна ізоляція.


• СІП-3 призначений для напруги понад 1000 вольт. Крім того, це одиночний провід, його не повертають у джгут.


• СІП-4 та СІП-5 можуть застосовуватися тільки для відводів до будинків. Через відсутність зміцненої несучої жили можуть розтягуватися з часом.

СІП-2А може мати у своєму джгуті жили як одного, так і різних перерізів. Як правило, при перерізах фазних жил до 70 кв. несуча нульова жила для міцності робиться більшого перерізу, Чим фазні, а понад 95 кв.мм. - меншого, тому що міцності вже вистачає, а електрично ( при рівномірному розподілі навантаження між фазами) нульова жила навантаження практично не несе. Також поширені джгути з жилами однакового перетину. Жили освітлення, якщо такі є у джгуті, роблять перетином 16 або 25 кв.мм.

Розрахунок перерізу фазних жил СІП

При розрахунку перерізу фазних проводів слід враховувати не тільки максимальний струм, який вони можуть тримати, а ще й падіння напруги на кінці лінії, яке не повинно перевищувати 5% за максимального навантаження. На відстані понад 100 метрів падіння напруги в лінії вже стає вузьким місцем. Провід ще тримає навантаження, але до кінця дроту надходить дуже низька напруга.

Розглянемо ситуацію на прикладі мого СНТ. Довжина магістральної смуги 340 метрів. Максимальна потужність енергоприймальних пристроїв – 72 кВт. Потрібно підібрати відповідний СІП. Для цього обчислимо максимальний струм, який може протікати у дротах:

Обчислимо максимальну потужність, що припадає на 1 фазу.
72 кВт/3 фази = 24 кВт = 24000 Вт.

Обчислимо максимальний струм однієї фази. На виході з трансформатора за стандартом 230 В. При підрахунку враховуємо також ємнісне та індуктивне навантаження від побутових приладів, використовуючи косинус фі = 0,95
24000 Вт/(230 В * 0,95) = 110 А

Отже, провід повинен тримати 110 А. Дивимося технічні характеристикиСІП для різних перерізів, і бачимо, що 110 А цілком витримає СІП із перетином фазних жил 25 кв.мм.

Здавалося б, що ще потрібне? Але не все так просто. У нас лінія довжиною 340 метрів, а будь-який провід має свій власний опір, який знижує напругу на кінці. Згідно з припущеннями, падіння напруги на максимальному навантаженні в кінці лінії не повинно перевищувати 5%. Вважаємо падіння напруги для нашого випадку з жилами 25 кв.мм.

Розрахуємо опір 350 м дроту перетином 25 кв.мм.

Питомий опір алюмінію в СІП - 0,0000000287 ом·м.
Перетин дроту - 0,000025 кв.
Питомий опір дроту 25 кв.мм = 0,0000000287/0,000025 = 0,001148 ом·м
Опір 350 метрів дроту перетином 25 кв.мм. = 0,001148 * 350 = 0,4018 ом

Розрахуємо опір навантаження 24 000 Вт:

Виведемо зручну для розрахунку формулу.

P = U * I * 0,95

звідси

P = U * (U / R) * 0,95

P = U * U * 0,95/R

R = U * U * 0,95/P

і підставивши в останню формулу значення, розрахуємо опір навантаження:
230 В * 230 В * 0,95/24000 Вт = 2,094 ом

Розрахуємо повний опір всього ланцюга, склавши обидва отримані вище опори:

0,4018 ом + 2,094 ом = 2,4958 ом

Розрахуємо максимальний струм у дроті, який може виникнути, виходячи з повного опору ланцюга:

230 В/2,4958 ом = 92,1564 А

Розрахуємо падіння напруги у дроті, перемноживши максимально можливий струм та опір дроту:

92,1564 А * 0,4018 ом = 37 В

Падіння напруги у дроті в 37 вольт - це 16% від вихідної напруги 230 вольт, що набагато більше за допустимі 5%. Замість 230 вольт на кінці лінії при повному навантаженні виявиться всього 230 – 37 = 193 вольта замість допустимих 230 – 5% = 218,5. Тому перетин жил треба збільшувати.

Для наведеного випадку підійде переріз фазних жил 95 кв.мм. Це істотно більше, ніж необхідно по струму, але при максимальному навантаженні на кінці лінії такий переріз дасть падіння напруги 10,8, що відповідає 4,7% від вихідної напруги, що вписується в допуск.

Таким чином, для лінії 350 метрів і навантаження по 24 кВт на фазу, необхідний СІП-2А перетином фазних жил 95 кв.мм.

Зауважу, що за нерівномірному навантаженніна фази посилюється струм по нульового провідника, Отже, його опір теж починає грати роль, і його слід включити в розрахунок (наприклад, збільшити розрахункову довжину дроту, скажімо, у півтора рази). При дуже нерівномірному навантаженні (наприклад, взимку, коли в СНТ живе 1-2 людини, що опалюються електрообігрівачами, які сидять на 1, або навіть на 2 фазах) може виникнути перекіс фаз на самому трансформаторі. І тут напруга на навантажених фазах падає ще більше, але в не навантаженої - зростає. Тому в ідеалі таким споживачам слід ставити трифазне введення, і включати різні обігрівачі різні фази.

PS:
Розрахунок однофазної лінії проводиться аналогічно трифазної, тільки потужність споживачів не ділиться на 3 фази і вказується подвійна довжина лінії, оскільки в однофазній лінії нульова жила навантажена однаково з фазною.

Переглядаючи простоти інтернету на предмет електромонтажу, виявив на одному форумі тему з обговоренням "Чи витримає сип 4х16 15кВт". Питання виникає тому, що на підключення приватного будинку виділяють 15 кВт 380 вольт. Ну і народ цікавиться чи замало закласти 16 квадрат на відгалуження від повітряної лінії? Заглянув я счанала в ПУЕ, але чомусь на тему потужності СІПу нічого там не знайшов. Ось є тільки табличка 1.3.29 "Допустимий тривалий струм для неізольованих проводів за ГОСТ 839-80". І по ній видно, що максимальний допустимий струм для перерізу 16кв. мм. дроти типу АС, АСКС, АСК поза приміщенням становить 111 ампер. Ну хоч щось для початку.

Скільки кіловат витримає СІП 4х16?

Але є ГОСТ 31943-2012 "Проводи самонесучі ізольовані і захищені для повітряних ліній електропередачі". Наприкінці госта, у пункті 10 вказівки з експлуатації, є табличка

Скільки кіловат витримує СІП - таблиця:

Переріз СІП	напруга 380В	напруга 220В
СІП 4х16	38 кВт	66 кВт
СІП 4х25	50 кВт	85 кВт
СІП 4х35	60 кВт	105 кВт
СІП 4х50	74 кВт	128 кВт
СІП 4х70	91 кВт	158 кВт
СІП 4х95	114 кВт	198 кВт
СІП 4х120	129 кВт	225 кВт
СІП 4х150	144 кВт	250 кВт
СІП 4х185	166 кВт	288 кВт
СІП 4х240	195 кВт	340 кВт

Методика розрахунку

Беремо табличку 10 і по ній знаходимо, що одна жила сипа 16 кв.мм. витримує – 100 ампер. І далі найголовніше, на скільки треба множити ці 100А – на 220 чи 380? Тут треба подивитися з точки зору споживачів, які будуть підключені до сипу. Якщо це звичайний житловий будинок, то трифазних приладів не так вже й багато (ну єдине це індукційна плита або електродуховка спадає на думку, хоча вони по суті своїй 220В), якщо це якась ремонтна мастреська, то трифазного обладнання вже більше (підйомники, зварювання, компресора).

На початку теми порушувалося питання "чи витримає сип 4х16 15квт"? Тому для приватного будинку ми множимо 220Вх100А = 22кВт по фазі. Але не забуваємо, що фази то у нас три. А це вже 66 кіловатсумарно для жилого будинку. Що являє собою 4х кратний запасщодо тих умов, що видаються.