ケーブル サイズの計算方法: 電気プロジェクトのためのステップバイステップ ガイド

経験豊富な電気エンジニアに尋ねれば、同じことを聞くでしょう。ケーブルのサイジングは 1 つの公式ではなく、短いチェックの連鎖であり、その連鎖のすべてのリンクが維持される必要があります。電流を適切に設定してもディレーティング係数を無視すると、導体は絶縁体が設計されている以上に熱くなります。電流容量を適切に設定しますが、電圧降下を無視すると、ラインの遠端にあるモーターが始動を拒否します。短絡チェックを省略すれば、設備は重大な事故から 1 つの障害を回避できます。

以下の方法は、当社のエンジニアがプロジェクトをレビューするときに使用する順序に従います。最初に電流を設計し、次に保護装置との調整、次に通電容量、次に電圧降下、次に短絡耐性を設計します。手順を順番に進めていくと、正しい断面がほぼ自動的に選択されます。

始める前に: 入力を収集する

ケーブルのサイジング作業におけるほぼすべての遅延は、入力の欠落が原因です。テーブルを開く前に以下を収集してください。

• 負荷データ: kW または kVA 単位の電力、力率、効率、デューティ サイクル、同時性。
• システムデータ: 公称電圧、相数、周波数、電源が TN、TT、IT のいずれであるか。
• 保護データ: 回路ブレーカーまたはヒューズの種類と定格、およびそのトリップ特性。
• 設置方法: マルチコアまたはシングルコア、トレイ上、導管内、直接クリップ、自由空気中、または埋め込み。
• 環境: 周囲の気温、土壌の温度と熱抵抗率、埋設の深さ、およびルートを共有する回路の数。
• ルート データ: メートル単位の片道の距離と、すでに計画されている将来の延長を加えたもの。
• 故障データ: 起点での予想される短絡電流と必要な切断時間。

値を書き留めます。入力内容を示すサイジング シートは数分で確認できます。そうでないものは常に疑問視されるでしょう。

ステップ 1 - 設計電流 (Ib) を計算する

設計電流は、通常の使用時にケーブルが流す電流です。三相負荷の場合:

Ib = P / (√3 × U × cos φ)

単相負荷の場合:

Ib = P / (U × cos φ)

簡単な説明: 力率 0.85 の 400 V 電源での 90 kW の三相負荷は、90,000 / (1.732 × 400 × 0.85) = 153A を消費します。保護装置は少なくともこれくらい大きくなければならず、ケーブルは少なくともこれくらいの能力が必要なので、この 1 つの数値が以降のすべての下限を設定します。

2 つの改良点は覚えておく価値があります。モーターの始動電流は連続設計電流を変更しませんが、保護の選択と電圧降下チェックに影響を与えます。また、電子負荷が多いオフィスやドライブが多い工場など、高調波成分が多く含まれる設備では、中性線のサイズを相電流未満ではなく相電流以上にする必要がある場合があります。

ステップ 2 - ケーブルと保護装置を調整する

ケーブルは、絶縁体が損傷する前にケーブルの前にあるデバイスが切断された場合にのみ保護されます。実際には、次の 2 つの条件が同時に満たされる必要があることを意味します。

Ib ≤ In ≤ Iz

ここで、Ib は設計電流、In は保護装置の公称定格、Iz はケーブルの補正された通電容量です。 2 番目の条件、I2 ≤ 1.45 × Iz は、導体が過熱することなくデバイスが従来のトリップ電流で実際に動作することを確認します。

実際の結果は単純です。計算された電流が 153 A の場合、200 A のブレーカーを選択して、それに適合する十分な大きさのケーブルを探す必要はありません。負荷を超える最小の標準定格 (ここでは 160A) を選択し、その数値に基づいてケーブルのサイズを決定します。

ステップ 3 - 基本的な通電容量を求める

通電容量の表は、IEC 60364-5-52、BS 7671、またはメーカーのカタログから取得されたものであっても、基準周囲温度、指定された設置方法、定義された数の負荷導体、および単一回路など、定義された一連の条件に基づいて作成されます。断面に一致する行と、設置に一致する列を見つけてください。

3 つの選択肢が結果を左右します。同じ電流に対してアルミニウムは銅の約 1.5 倍の断面積を必要とするため、導体の材質が重要になります。 XLPE ケーブルは 90 °C の導体で動作する可能性があるのに対し、PVC ケーブルは 70 °C に制限されているため、絶縁は重要です。また、自由空気中にクリップされたケーブルは、同じケーブルが混雑した導管に引き込まれるよりもはるかに簡単に熱を放出するため、設置方法は非常に重要です。

断熱タイプ間のギャップは丸め誤差ではないため、実際のカタログが真に役立つのはこの場合です。 6/1 kV XLPE 絶縁電力ケーブルは、同じ銅断面の PVC 同等品よりも著しく多くの電流を流します。これは単にその絶縁がより高い導体温度に耐えられるためです。

定格電圧0.6/1kV XLPE絶縁電源ケーブル 定格電圧 0.6/1kV 架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは、化学的または物理的方法を採用して、ポリエチレンの分子を線形構造から変換します。 製品を見る→

ステップ 4 - 補正係数を適用する

実際の設備はテーブルの基準条件と決して一致しないため、基本容量を減らす必要があります。これらの要素は次のように乗算されます。

Iz = It × Ca × CG × Cs × CD

ディレーティング容量が保護装置の定格を下回る場合は、断面を 1 つ上に移動して計算を繰り返します。ケーブルが 2 ～ 3 回試行した後でのみ電流チェックに合格するのは一般的です。

ステップ 5 - 電圧降下を確認する

電流を流すケーブルは、ルートに対してまだ小さすぎる可能性があります。電圧降下は電流と長さの両方に応じて増加します。これは、長いフィーダでより大きな断面積を強制することが最も多いチェックです。

電圧降下 = (mV/A/m × Ib × L) / 1000

三相回路の場合、表に記載された mV/A/m 値にはすでに √3 の係数が含まれています。一般的な制限は、照明回路の場合は 3 %、電源回路の場合は 5 % で、設置の起点から負荷の端子まで測定され、許容値はフィーダと最終回路の間で共有されます。

80 m にわたって 160 A を流す 70 mm² の銅導体を考えてみましょう。三相電圧降下は約 0.58 mV/A/m であるため、損失は 0.58×160×80/1000 = 7.4 V、または 400 V の 1.9 % となり、十分に制限内に収まります。ルートが 300 m だった場合、同じ計算で 27.8 V が生成され、断面積が増加することになります。

ステップ 6 - 短絡耐性の検証

故障中、導体には通常の定格の何倍もの電流が流れ、保護装置が故障を解消するまで十分長く存続する必要があります。断熱チェックは標準的なアプローチです。

S ≥ (I × √t) / k

ここで、I はアンペア単位の予想故障電流、t は秒単位の切断時間、k は導体材料とその絶縁に依存する定数です。銅導体の場合、k は通常、XLPE 絶縁では 143、PVC では 115 ですが、アルミニウム導体ではこれより低い値が使用されます。 20 kA の障害を 0.2 秒で解決するには、20,000 × 0.447 / 143 = 62.5 mm² の銅が必要です。そのため、電流チェックではなく短絡チェックが最終的なサイズを決定する場合があります。

保護導体にも同様の注意が必要です。同じ故障エネルギーに耐える必要があり、地絡ループ インピーダンスによって許容時間内にデバイスがトリップできるようなサイズにする必要があります。

実用的な例

力率 0.85 の 400 V システム上の 90 kW モーター フィーダの 6 つの手順をまとめて、40 °C の空気中でトレイ上に 80 m 配線し、その横に他の 2 つの負荷回路を配置します。

答えは、4 芯 70 mm² 銅線 XLPE ケーブルです。どの段階でサイズを設定したかに注意してください。ディレーティング後に 160 A を流すには 70 mm² が必要であり、わずかなマージンで断熱チェックを満たしていることもあります。グループ化または周囲温度を下げると、そのマージンが消えます。

ケーブルのサイジングが通常間違っている場合

• 多様性、余力、または将来の拡張を無視した、公称負荷に基づいたサイジング。
• 工場室が 45 °C で稼働している場合、30 °C に基づいたテーブルを使用します。
• 1 つのトレイに 3 つの回路があるにもかかわらず、ほとんどの人が予想するよりもケーブルの負荷が大幅に軽減されますが、グループ化を無視します。
• XLPE ケーブルの PVC カラムを読み取る、またはその逆。
• 回路の最後の負荷ではなく最初の負荷での電圧降下をチェックします。
• 三相 4 線回路では中性線が高調波電流を流す可能性があることを忘れています。
• 短絡チェックは短距離走行ではオプションとして扱われ、多くの場合それが決定要因となります。

特別な注意が必要な 2 つのケース

高圧フィーダ

3.6/6 kV から 26/35 kV までロジックは同じですが、絶縁体の厚さ、スクリーン構造、および金属シースの接地が計算に加わります。金属スクリーンにはそれを満たすための独自の短絡義務があり、接地の配置は障害レベルとケーブルの熱挙動の両方に影響します。サイズの決定 26/35 kV XLPE絶縁電源ケーブル したがって、追加のスクリーンおよび接地条件のセットを接続して同じ制限をチェックすることを意味します。

定格電圧 3.6/6kV～26/35kV XLPE絶縁電源ケーブル 定格電圧3.6/6kV～26/35kVの架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは、高度な架橋プロセスを採用しています。化学的または物理的方法を通じて、ポリ... 製品を見る→

可変周波数駆動回路

ドライブは高調波電流と高速電圧パルスをケーブルに流すため、モーターの銘板から計算した電流は実際にケーブルに流れる電流ではありません。対称の 3 芯構造と適切に接着されたスクリーンを備えた専用ドライブ ケーブルにより、これらの電流が制御され、隣接する回路への電磁干渉が軽減されます。モーターのリード線が長い場合は、ドライブのメーカーのケーブル長制限をサイジング作業の一部として扱う必要があります。

可変周波数ドライブケーブル（定格電圧6kVまで） 製品概要 周波数変圧器ケーブル (一般に VFD ケーブルとして知られています) は、産業用可変周波数変換用に特別に設計された電力伝送線です。 製品を見る→

計算から信頼できるケーブルまで

算数は難しくありません。難しいのは、周囲の温度、グループ化、障害レベル、ルートの長さを意味する数値を入力することと、どの標準がプロジェクトを管理するかを知ることです。

無錫広環電線有限公司は、1998 年以来宜興市関林で、450/750 V 配線から 26/35 kV XLPE 電力ケーブルまで、100 以上の製品品種と約 30,000 の仕様にわたるケーブルを製造しており、品質管理は ISO 9001 認証を受け、製品はテュフ ラインランドによって承認されています。最も経済的なケーブルが最初から適切なものであるため、すべての注文はサイジングに関する話し合いから始まります。負荷、ルート、環境を送信していただくと、当社のエンジニアがディレーティング係数を完全に示した推奨サイズを返します。簡単に見てみる 私たちの工場 は、これらのケーブルがどのように製造、テストされ、納品の準備が行われるかを示しています。

製品のパフォーマンスがサイジングとどのように相互作用するかをさらに詳しく知りたい場合は、 電源ケーブルを選択する際に考慮すべき重要な要素に関する記事 は、このガイドの便利な付属品です。