Таблица допустимой нагрузки заземляющего провода: как правильно подобрать размеры заземляющих проводников

Подрядчик по электромонтажным работам отключает фидер на 200 А, который проходит на расстоянии более 150 футов к новой производственной линии. Предохранители установлены на свои места, фазные провода подтянуты, а заземляющий провод находится на чертеже последним. Это также один из наиболее часто неправильно используемых предметов в работе. Таблица токовой нагрузки заземляющего провода дает прямой ответ: для устройства максимального тока на 200 А минимальный заземляющий проводник оборудования должен быть медным проводником сечением 6 АРГ или алюминиевым проводом 4 АРГ. Этот ответ требует одной оговорки, которая будет рассмотрена ниже в этой статье, поскольку длинные участки, требующие использования фазовых проводов большего размера, также требуют использования заземляющего провода большего размера.

Что на самом деле говорит вам таблица токов заземляющего провода

Таблица токов для заземляющих проводников не работает так же, как таблица токов для силовых проводников. Размер проводника, несущего нагрузку, определяется номинальным током и температурой изоляции, в то время как заземляющий проводник оборудования (EGC) проводит ток только во время повреждения и только до тех пор, пока устройство максимального тока не устранит его. Таким образом, минимальный размер EGC определяется номиналом вышестоящего устройства защиты от сверхтоков, а не подключенной нагрузкой и не длиной трассы.

Таблица токов заземляющего провода представляет собой упрощенное представление таблицы NEC 250.122. В таблице указаны номиналы каждого стандартного устройства максимального тока с наименьшим разрешенным EGC из меди и алюминия перед этим устройством. Для автоматического выключателя на 60 А требуется медь 10 АРГ; для автоматического выключателя на 100 А требуется медь 8 АРГ. Причина проста: большие токи повреждения нагревают проводник быстрее, поэтому EGC должен быть достаточно тяжелым, чтобы выдерживать ток повреждения в наихудшем случае до тех пор, пока не разомкнется автоматический выключатель или предохранитель.

Прежде чем использовать диаграмму, необходимо сделать одно предостережение. Это таблица для заземляющих проводников оборудования, а не для заземляющих проводников (ЗЭП). GEC соединяет заземляющий электрод, такой как заземляющий стержень или электрод в бетонном корпусе, с устройством, и его размер определяется по таблице 250.66 с использованием размера рабочего проводника, а не номинала устройства максимального тока. Смешение этих двух таблиц является одной из наиболее распространенных ошибок при проектировании заземления в полевых условиях.

Таблица допустимой нагрузки заземляющего провода: минимальные размеры заземляющего проводника оборудования

Полная таблица заземляющих проводников оборудования, основанная на номиналах автоматического устройства максимального тока, установленного перед оборудованием, показана ниже.

В повседневных установках ряды от 15 А до 600 А охватывают большинство ответвлений и фидеров. Более высокие строки относятся к крупным промышленным предприятиям и распределительным устройствам, где EGC сам по себе становится важным кабелем. Независимо от ряда, указанные размеры проводников являются минимально допустимыми; всегда допускаются проводники большего размера.

Медь против алюминия: читаем колонки

Медь и алюминий не зря указаны в отдельных столбцах. Медь имеет проводимость, близкую к 100 процентам IACS, а алюминий — около 61 процента IACS. Поэтому алюминиевый EGC должен быть большего размера для той же мощности по току повреждения. Для фидера на 200 А медный EGC имеет сечение 6 AWG, а алюминиевый EGC — 4 AWG; при токе 600 А разрыв увеличивается до меди 1 AWG по сравнению с алюминием 2/0 AWG.

Шкалу AWG легко неправильно прочитать, поскольку цифры идут наоборот. Провод 14 AWG меньше, чем провод 8 AWG, а 4/0 AWG — это самый большой размер многожильного провода до того, как шкала переключится на kcmil, где число выражает тысячи круговых мил. Как только вы привыкнете к масштабу, соотношение между медными и алюминиевыми столбцами останется постоянным от верхней части таблицы до нижней.

Алюминиевые и алюминиевые EGC, плакированные медью, разрешены в большинстве установок, но при соблюдении двух практических условий. Концевые соединения должны быть указаны для алюминиевых проводников, а во влажной среде следует применять рекомендованную производителем антиоксидантную обработку. Эти детали легко упустить из виду при ведомости материалов, и они являются частым источником ослабленных и изношенных соединений в старых системах заземления.

Когда диаграммы недостаточно: увеличение мощности с учетом падения напряжения

Проводники цепи обычно имеют завышенный размер на длинных участках, чтобы ограничить падение напряжения, и это меняет расчет заземляющего провода. NEC 250.122(B) требует, чтобы заземляющий проводник оборудования увеличивался пропорционально размеру незаземленных проводников. Причина в том, что путь замыкания на землю также стал длиннее; EGC должен сохранять достаточную мощность, чтобы доставлять ток повреждения обратно к источнику, чтобы устройство максимального тока могло сработать.

Короткий пример делает корректировку конкретной. В цепи на 100 А обычно используются медные фазовые проводники 3 AWG и медный EGC 8 AWG. Если падение напряжения приводит к увеличению сечения фазных проводов на два размера AWG до 1 AWG, EGC также увеличивается на два размера, с 8 AWG до 6 AWG.

Поскольку размеры AWG следуют геометрической прогрессии, сдвиг EGC на такое же количество размеров AWG сохраняет соотношение поперечного сечения близким к исходному проекту. Для корректировок, которые переходят от значений AWG к значениям kcmil, сравните круговые площади в милах и измените размер EGC в том же соотношении.

Шаги по выбору размера и распространенные ошибки

Правильное применение диаграммы требует пяти шагов, и каждый шаг имеет известный вид отказа.

1. Определите номинал устройства максимального тока. Используйте номинальную силу тока, указанную на выключателе или предохранителе, а не нагрузку, которую должна выдерживать цепь.
2. Найдите соответствующую строку на диаграмме. Если точный рейтинг не указан, используйте следующий более высокий рейтинг.
3. Выбирайте медную или алюминиевую колонку. Столбец материала должен соответствовать материалу EGC, который вы планируете установить.
4. Примените регулировку падения напряжения. Если были увеличены номиналы фазных проводов, увеличьте EGC в той же пропорции.
5. Убедитесь, что размер EGC не превышает размер фазных проводов. Кодекс не требует, чтобы EGC был больше, чем проводники цепи, которые он защищает.

• Калибровка от нагрузки вместо защитного устройства. Для панели на 200 А, работающей на ток 120 А, по-прежнему требуется ряд на 200 А.
• Применение неправильной таблицы. Размер проводника заземляющего электрода определяется служебными проводниками, а не устройством максимального тока.
• Пропуск регулировки падения напряжения на длинных фидерах, в результате чего размер EGC оказывается меньше фактической длины цепи.
• Установка алюминиевого EGC на разъемы, рассчитанные только на медь, приводит к гальванической коррозии и ослаблению соединений.

Применение схемы к реальным заземляющим проводникам

В таблице указано минимальное поперечное сечение, но материал и конструкция заземляющего проводника определяют, останется ли цепь работоспособной в течение всего срока службы установки. Многожильный медный провод является основой для заземляющих проводников оборудования: он легко проходит через кабелепровод, устойчив к коррозии в большинстве сред и аккуратно подсоединяется к наконечникам, зажимам и шинам. Подрядчики и инженеры обычно находят эти проводники в списке диапазон заземляющего проводника в размерах AWG и kcmil, показанных на диаграмме, что упрощает сопоставление строки таблицы с реальным продуктом.

Многожильный медный заземляющий проводник для систем заземления Многожильный провод из чистой меди подходит для заземляющих проводников оборудования. Его гибкость и устойчивость к коррозии позволяют легко протягивать кабелепровод и заделывать его на наконечниках или шинах в соответствии с размерами поперечного сечения, указанными в таблице размеров. Посмотреть продукт →

Стальной многожильный провод с медным покрытием является стандартным решением для заземляющих проводников прямого заземления и соединений заземляющей сети. Стальной сердечник обеспечивает прочность на разрыв, необходимую для того, чтобы выдержать засыпку и движение грунта, а медный слой сохраняет низкое поверхностное сопротивление. Это практичный выбор в тех случаях, когда проводники вмонтированы, а не протянуты в кабелепровод, и где механическое повреждение является основным риском для пути заземления.

Многожильный стальной провод с медным покрытием для прямого заземления Этот многожильный проводник сочетает в себе стальной сердечник с медной оболочкой, что обеспечивает высокую прочность на разрыв и низкую стоимость материала. Он устойчив к механическим повреждениям и коррозии, что делает его надежным вариантом для заземляющих решеток и встроенных соединений. Посмотреть продукт →

Когда заземляющий проводник проходит через химически агрессивную почву, бетонные плиты или участки, где существует опасность физического истирания, изолированный проводник создает защитный слой. Медный многожильный провод с ПВХ-изоляцией сохраняет медную жилу в чистоте и позволяет легко идентифицировать проводник во время проверки, что упрощает проверку целостности и планирование технического обслуживания в долгосрочной перспективе.

Многожильный медный провод с ПВХ-изоляцией для защищенного заземления Жилы из бескислородной меди с огнестойкой изоляцией из ПВХ обеспечивают стойкость к истиранию и легкую идентификацию. Этот гибкий провод подходит для скрытых или химически агрессивных сред, сохраняет целостность и упрощает проверку и техническое обслуживание. Посмотреть продукт →

Какой бы материал ни был выбран, установка все равно должна соответствовать таблице и правилам подключения для этого материала проводника. Качество заземляющего проводника зависит от его сквозной непрерывности; Ослабленные хомуты, проржавевшие наконечники и перемычки меньшего размера сводят на нет работу, проделанную на этапе калибровки. Практическая сторона дела поддержание непрерывности и низкого импеданса в заземляющем проводнике возвращается к тому же принципу: ток повреждения должен течь от точки повреждения обратно к источнику без прерывания, иначе устройство максимального тока не разомкнется.

Таблица токов заземляющего провода — это самый быстрый способ определения размеров заземляющего проводника оборудования, но он вознаграждает людей, которые понимают логику, лежащую в ее основе. Определите номинал устройства максимального тока, найдите правильную строку, выберите столбец материала, соответствующий условиям на месте, и примените регулировку падения напряжения при увеличении сечения фазных проводов. Размер сам по себе не имеет решающего значения; проводнику по-прежнему необходимы правильные заделки, механическая защита и непрерывный путь с низким импедансом от оборудования обратно к источнику. При таком применении схема дает то, что обещает: заземляющий проводник, который надежно проводит ток повреждения и сбрасывает защитное устройство каждый раз, когда оно к этому обращается.