ضرایب تصحیح و انواع آن

ضرایب تصحیح

در این مطلب از مبحث آموزش برق صنعتی می خواهیم شما را با ضرایب تصحیح و انواع آن در حوزه برق صنعتی و قدرت آشنا کنیم. ضرایب تصحیح در اصل اثر تغییرات شرایط نصب، شرایط آب و هوای، مشخصا الکتریکی و غیره را غیر از شرایط نرمال روی جریان نامی بیان می کند. ضرایب تصحیح جهت تعیین جریان مجاز کابل عبارتند از:

 

1_ ضریب تصحیح دما (K_T )

محیط کاری کابل ها ممکن است مناطق سردسیر یا گرمسیر باشد. با توجه به این که در جداول مقدار جریان نامی برای دمای محیط 30 درجه سانتیگراد داده شده است. پس مقادیر جدول برای دماهای دیگر فرق خواهد کرد. که می توان ضریب تبدیل برای دمای محیط غیر از 30 درجه را از ستون سوم جدول زیر برای حداکثر دمای مجاز کاری 70 درجه و از ستون دوم برای حداکثر دمای مجاز کاری 90 درجه تعیین نمود.

2_ ضریب هارمونی K_h

ضریب هارمونی، اثر تغییرات شکل موج اصلی ( E_m1 Sinωt) از حالت نرمال ( سینوسی) را نشان می دهد. علت تغییر شکل موج اصلی، وجود سیستم های الکترونیکی مانند، کنترل کننده های دور موتور، چراغ های با استارت الکترونیکی، ماشین های الکتریکی، خازن های اصلاح ضریب قدرت و … می باشند که باعث به وجود آمدن هارمونیک های مزاحم ( شکل موج های شماره 3، 5، 7، … ) می گردد. که مطابق رابطه زیر ولتاژ نهایی از حاصل جمع لحظه به لحظه ولتاژهای موجود در سیستم به دست می آید.

e_t : ولتاژ لحظه ای

E_m1: ماکزیمم دامنه شکل موج اول (اصلی)

E_m3: ماکزیمم دامنه هارمونیک سوم

E_m5: ماکزیمم دامنه هارمونیک پنجم

ω : سرعت زاویه ای

t: زمان

هارمونیک های مزاحم ایجاد شده، در بعضی نقاط شکل موج اصلی را تقویت، و در بعضی نقاط تضعیف خواهد کرد. که این تغییرات باعث کاهش ظرفیت باردهی کابل ها می گردد. بنابراین در انتخاب سطح مقطع کابل باید اثر هارمونیک را در صورت داشتن جداول و منحنی های مربوطه، با توجه به شماره، دامنه هارمونیک موجود انتخاب نموده و در ظرفیت باردهی انتخاب شده از جدول ضرب کرد. در صورت عدم دسترسی به جداول و منحنی ها می توان ضریب هارمونی را با توجه به دامنه هارمونیک سوم به صورت زیر انتخاب نمود.

اگر دامنه هارمونیک سوم کمتر از 15% دامنه هارمونیک اصلی باشد. K_h=1

اگر دامنه هارمونیک سوم، مساوی و بیشتر از 15% دامنه هارمونیک اصلی باشد. K_h=0.86

به عنوان مثال اگر دامنه هارمونیک اصلی ( شکل موج اصلی) برابر با 220/20 باشد. 15% آن مساوی است با:

در صورتی که دامنه هارمونیک سوم کمتر از 46.6v باشد، K_n=1 و اگر مساوی و بیش از 46.6v ولت باشد، K_h=0.86 انتخاب می گردد.

3_ ضریب تبدیل برای گروه بندی ( ضریب همجواری) (K_n )

هرچه تعداد کابل های موازی هم در داخل کانال یا لوله یا در هوای آزاد که مطابق با استاندارد کابل کشی نصب شده است، بیشتر باشد. قابلیت جریان دهی ( ظرفیت عبور جریان) کابل کاهش می یابد. که ضریب همجواری را می توان با توجه به تعداد هادی های بارگذاری شده برای سطح مقطع نامی کوچکتر از 10mm² از جدول زیر بدون در نظر گرفتن شرایط نصب، و از جدول (ضرایب تبدیل برای گروه) با در نظر گرفتن شرایط نصب برای کابل های یک هسته ای و چند هسته ای تعیین نمود.

ضرایب تبدیل برای گروه بندی کابل با توجه به نوع نصب

در صورت عدم دسترسی به جداول مربوطه و عدم رعایت فاصله کابل ها می توان از رابطه زیر ضریب تبدیل گروهی را تعیین نمود.

n: تعداد کابل ها در کنار هم

 

1

K=1/n

4_ ضریب نصب K_d

ضریب نصب برای انواع نصب ذکر شده (E ، C، B، A) در جدول های قبل در نظر گرفته شده است.

مراحل تعین سطح مقطع کابل برای نصب در زمین

1_ جریان نامی ( I_n )

جریان نامی با توجه به نوع کابل، جنس هادی، تعداد هادی و نوع نصب از جدول زیر به دست می آید.

2_ ضریب گروهی (همجواری) ( K_n )

در صورتی که فاصله کابل ها از هم مطابق با استاندارد مربوطه، رعایت شده باشد. ضریب تصحیح همجواری از جدول زیر تعیین می گردد.

از جدول زیر ضریب تصحیح همجواری را با توجه به ولتاژ کابل، تعداد مدار و فاصله نصب کابل ها از همدیگر می توان تعیین نمود.

3_ ضریب تصحیح دما K_T

با توجه به این که دمای زمین در نقاط مختلف متفاوت می باشد. و جدول (ضریب عبور جریان کابل) برای دمای زمین 15 درجه سانتیگراد داده شده است . در صورت تغیر دمای زمین باید ضریب تصحیح را از جدول زیر تعیین نمود.

4_ ضریب تصحیح مقاومت حرارتی خاک K_E

مقاومت حرارتی خاک در مناطق مختلف با توجه به آب و هوای منطقه، رطوبت خاک و مقدار بارندگی متفاوت می باشد که این موارد باعث محدود شدن دقع حرارتی کابل می گردد.

به عنوان مثال در مناطق خشک مقاومت حرارتی خاک حدودا 2/5Km/W و در مناطق مرطوب 1Km/W می باشد. جداول مرجع معمولا جریان مجاز کابل را برای مقاومت حرارتی 1/2Km/w تعیین می کنند. در صورتی که مقاومت حرارتی خاک تغییر کند از جدول زیر با توجه به سطح مقطع و تعداد رشته کابل ضریب تصحیح( KE ) را می توان تعیین نمود.

5_ ضریب عمق دفن کابل K_D

عمق نصب کابل ها نیز در مقادیر نامی آن ها تاثیر دارد. هرچه عمق نصب کابل بیشتر باشد جریان مجاز کابل کاهش می یابد که در جدول زیر ضریب تصحیح عمق دفن کابل داده شده است. حداقل عمق دفن مجاز کابل های با ولتاژ 0/6/1 KV برابر 0.5 متر و برای کابل های با ولتاژ نامی تا 19/33KV برابر 0.8 متر می باشد.

جریان مجاز کابل از حاصلضرب نامی در تمامی ضرایب به دست می آید.

1 2 3

IZ= IN× KN× KT× KE× KD× KH IB  ˂ IZ

I_{N :} جریان نامی به (A) از جداول استاندارد

K_{N :}ضریب تصحیح گروهی (همجواری) به غیر از یک کابل سه فاز یا سه عدد کابل تک رشته

K_T: ضریب تصحیح دما

K_E: ضریب تصحیح مقاومت حرارتی خاک

K_{D :} ضریب تصحیح عمق دفن کابل در زمین

K_H: ضریب تصحیح هارمونیک های مزاحم در صورتی که دامنه هارمونیک سوم بیش از 15% هارمونیک اصلی باشد. 0.86= K_H

و در صورتی که کمتر از 0.15 باشد 1= K_H در نظر گرفته می شود.

I_{Z :} جریان مجاز کابل به آمپر

I_B: جریان بار به آمپر

مثال

سه عدد کابلKV 3.6/6 از نوع NYfGY 3×185 sm پروتودور با شرایط زیر به صورت موازی در زمین نصب شده است مقدار جریان قابل تحمل هرکدام از کابل ها و توان کل انتقالی، را تعیین نمایید؟

شرایط

درجه حرارت مجاز کابل 70 درجه سانتیگراد (حداکثر دمای کار)

فاصله بین کابل ها در حالت کابل های کنار هم در خاک 30cm (فاصله بین مراکز)

پوشش آجر

دمای زمین 25 درجه سانتیگراد

مقاومت حرارتی خاک 1/5km/w

عمق دفن کابل 100cm

ضریب قدرت منبع توانCOSɸ=0.75 و دامنه هارمونیک سوم کمتر از 15% هارمونیک اصلی می باشد.

حل:

مقدار نامی جریان برای کابل 185× 3 با توجه جدول (ظرفیت عبور جریان)برای کابل PVC با سه هادی بارگذاری شده مسی:

 

1

IN=258A

ضریب همجواری از جدول (ضریب تصحیح همجواری) با فاصله 30 سانتی متر:

 

1

KN=0.7

ضریب تصحیح دمای زمین از جدول (ضریب تصحیح دما)

 

1

KT=0.9

ضریب تصحیح مقاومت حرارتی خاک از جدول (ضرایب تصحیح جریان مجاز)

 

1

KE=0.92

ضریب تصحیح عمق دفن کابل از جدول ( ضریب برای عمق دفن کابل )

 

1

KD=0.98

ضریب هارمونیک

 

1

KH=1

جریان مجاز هر کابل

1 2 3 4

IZ= IN× KN× KT× KE× KD× KH IZ= 258 × 0.7 ×0.9 ×0.92 ×0.98 ×1 =146/5A Ib  ˂ 146/5 A

جریان مجاز سه کابل موازی

1 2 3 4

IZ2 = IZ × 3= 146/5 × 3=439/6 A UL= 6KV

توان کل قابل انتقال

مثال

با استفاده از کابل های PVC باید توان 400KVA تحت ولتاژ KV 0.6/1 انتقال داده شود سطح مقطع کابل مورد نیاز با شرایط کاری زیر را تعیین نمایید؟

ضریب قدرت برابر 0.9

کابل در داخل زمین به عمق 80Cm

درجه حرارت عملیاتی مجاز 70 درجه سانتیگراد

پوشش آجر

مقاومت حرارتی خاک مربوط 1/5km/w

دمای زمین 20 درجه سانتیگراد

حل

جریان بار

ضریب همجواری Kn=1

ضریب مقاومت حرارتی خاک 0.92=K_E

ضریب دما مطابق جدول (ضریب تصحیح دما) برابر 0.95=K_T

ضریب عمق دفن، 0.96=K_D با توجه به جدول (ضریب برای عمق دفن کابل) با فرض این که سطح مقطع بین 30-70 خواهد بود، ضریب هارمونیک 1=K_H

جریان بار فرضی 275 آمپر را، کابل PVC سه رشته ای از جدول (ظرفیت عبور جریان کابل) کابل 240mm² برابر با: 297=I_N که از جریان بار فرضی بیشتر می باشد. پس کابل انتخابی با شرایط ذکر شده،240×3 مناسب می باشد.

مثال

سه عدد کابل با غلاف نازک 4×3 NYM-J برای جریان متناوب تک فاز (دو هسته تحت بار) و دو کابل 2/5×4 NYM-J برای بار سه فاز ( سه هسته تحت بار) زیر سقف در کنار یکدیگر نصب شده اند (به گونه ای که در تماس با هم هستند) ظرفت عبور جریان هرکدام از کابل ها را با شرایط زیر تعین کنید.

حداکثر درجه حرارت عملیاتی مجاز 70 درجه سانتیگراد

درجه حرارت محیط 35 درجه سانتیگراد

دامنه هارمونیک سوم 15 درصد هارمونیک اصلی

حل:

نوع نصب از نوع C برای درجه حرارت عملیاتی 70 درجه

جریان نامی برای کابل 4×3 برابر I_N =36A

برای کابل 2/5×4 برابر I_N =24A

تعداد هسته بارگذاری شده 5 عدد پس ضریب همجواری با توجه به جدول K_N =0.66

ضریب دما برای 35 درجه و K_T=0.94 و 1=K_D

ضریب هارمونی 0.86=K_H

 

1	K=KN×KT×KD×KH = 0.66×0.94×1×0.86=0.534

برای کابل 4×3

 

1	IZ= IN×K = 36×0.534=19/2A

برای کابل 2/5×4

 

1	IZ= IN×K = 24× 0.534= 12/8 A