Как перевести медь в сталь?

При проектировании системы уравнивания потенциалов зачастую приходится переводить медные проводники в стальные в целях экономии, т.к. медные провода стоят значительно дороже стальных проводников. Особенно это актуально для промышленных объектов, где нет особых проблем с прокладкой полосы.

Согласно норм, максимальное сечение основной системы уравнивания потенциалов может быть не более 25 мм² по меди. А как перевести медь в сталь?

Проводимость стали в 8 раз меньше, чем проводимость меди, поэтому чаще всего в проектах именно так я и перевожу медь в сталь. Если у вас вместо меди – алюминий, то сначала алюминий перевожу в медь, а потом в сталь. Условно 70 мм² алюминия = 50 мм² меди, выбираем на ступень ниже.

На самом деле это завышенный получается расчет. Даже на трансформаторных подстанция больше, чем 4×40 сечение полосы вы не встретите.

Если открыть такие нормативные документы:

То можно найти формулу для расчета защитного проводника:

S=I√t/k

где S — площадь поперечного сечения защитного проводника, мм²;

I — ток короткого замыкания, обеспечивающий время отключения поврежденной цепи защитным аппаратом за время не более 5 с, А;

t — время срабатывания защитного аппарата, с;

k — коэффициент, значение которого зависит от материала защитного проводника, его изоляции, начальной и конечной температур.

S1=I√t/k1 – защитный проводник из меди;

S2=I√t/k2 – защитный проводник из стали;

I√t=S1*k1=S2*k2

S2/S1= k1/k2

Теперь осталось определить коэффициенты  к1 и к2.

Давайте рассмотрим самый неблагоприятный вариант. В качестве медного провода возьмем провод с изоляцией из сшитого полиэтилена и прокладку будем считать в пожароопасном помещении.

Согласно вышеперечисленных документов к1=176, к2=50.

Получается следующее:

S2/S1= k1/k2=176/50=3,52

Округлим в большую сторону и получим 4. Т.е. стальной проводник должен быть в 4 раза больше медного.

Следовательно, вместо 25  мм² по меди можно брать стальной проводник 25*4=100 мм² или стальную шину 4×25. Интересно получается...

А теперь давайте попробуем посчитать ток короткого замыкания при котором выходит стальная шина 4×40 мм, т.к. это наиболее часто встречающееся проектное решение.

S=I√t/k=160.

В распределительных сетях время отключения не более 5 сек, поэтому возьмем именно это значение.

I=S*k/√t

I=160*50/√5=3578А

При проектировании внутреннего электроснабжения такие токи встречаются крайне редко, только если встроенная трансформаторная подстанция. Также не забывайте, что я рассматривал самый неблагоприятный вариант.

На самом деле я считаю, что в каждом конкретном случае нужно считать сечение стального проводника в зависимости от тока КЗ, а не просто умножая на кф. 4, который мы получили. Другой вопрос, какой брать ток КЗ, если мы проектируем ОСУП? Вероятнее всего на шинах ВРУ...

Поэтому можно сделать вывод, что полосы 4×40 будет достаточно почти во всех случаях и нет необходимость закладывать полосу 5×40.

Еще немало важное уточнение. В нормах сказано, что по этой формуле «допускается при необходимости принимать сечение».

А как вы переводите медь в сталь, приходилось ли таким образом обосновывать стальную полосу для ОСУП?