Сечение кабеля по мощности и длине выбирается по двум критериям сразу, и таблица допустимых токов отвечает только на первый из них. Ток определяет нагрев жилы, а длина линии — потерю напряжения, и на протяжённых трассах именно потеря становится определяющей: кабель, проходящий по нагреву с запасом, не проходит по напряжению. Ниже — таблицы предельной длины линии для меди и алюминия при 220 и 380 В, рассчитанные по нормативному сопротивлению жил, и порядок расчёта под любую мощность и любой бюджет потери.
Таблицы в статье
- Таблица 1. Электрическое сопротивление жил: нормативные значения
- Таблица 2. Медь, 220 В: предельная длина линии при потере напряжения до 3 %
- Таблица 3. Медь, 220 В: предельная длина линии при потере напряжения до 5 %
- Таблица 4. Алюминий, 220 В: предельная длина линии при потере до 5 %
- Таблица 5. Медь, 380 В: предельная длина трёхфазной линии при потере до 5 %
- Таблица 6. Поправка сопротивления на температуру жилы
| Сечение, мм² | Медь, класс 1 | Алюминий, класс 1 | Алюминий, класс 2 |
|---|---|---|---|
| 1,5 | 12,1 | 18,1 | 22,7 |
| 2,5 | 7,41 | 12,1 | 12,4 |
| 4 | 4,61 | 7,41 | 7,41 |
| 6 | 3,08 | 5,11 | 5,11 |
| 10 | 1,83 | 3,08 | 3,08 |
| 16 | 1,15 | 1,91 | 1,91 |
| 25 | 0,727 | 1,2 | 1,2 |
| 35 | 0,524 | 0,868 | 0,868 |
| 50 | 0,387 | 0,641 | 0,641 |
| 70 | 0,268 | 0,443 | 0,443 |
| 95 | 0,193 | 0,32 | 0,32 |
| 120 | 0,153 | 0,253 | 0,253 |
Значения нормируются действующим межгосударственным стандартом на токопроводящие жилы и относятся к температуре 20 °C. Это верхняя граница: сопротивление готового кабельного изделия не должно её превышать. Класс 1 — однопроволочные и многопроволочные жилы для стационарной прокладки, класс 2 — многопроволочные. Значения для алюминия классов 1 и 2 совпадают начиная с 4 мм², а на 1,5 и 2,5 мм² различаются; при этом номинальное сечение многопроволочных алюминиевых жил силовых кабелей стандарт ограничивает снизу величиной 10 мм², поэтому меньшие сечения в этой графе носят справочный характер. Именно эти числа, а не «удельное сопротивление меди из справочника», следует брать в расчёт потери напряжения: стандарт нормирует сопротивление жилы, а не идеального проводника, и фактическое сечение может отличаться от номинального при соблюдении требования по сопротивлению.
К списку таблиц| Сечение, мм² | Мощность нагрузки, кВт | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 7 | 10 | 15 | |
| 1,5 | 60 | 30 | 20 | 15 | 12 | 9 | 6 | 4 |
| 2,5 | 98 | 49 | 33 | 24 | 20 | 14 | 10 | 7 |
| 4 | 157 | 79 | 52 | 39 | 31 | 22 | 16 | 10 |
| 6 | 236 | 118 | 79 | 59 | 47 | 34 | 24 | 16 |
| 10 | 397 | 198 | 132 | 99 | 79 | 57 | 40 | 26 |
| 16 | 631 | 316 | 210 | 158 | 126 | 90 | 63 | 42 |
| 25 | 999 | 499 | 333 | 250 | 200 | 143 | 100 | 67 |
| 35 | 1385 | 693 | 462 | 346 | 277 | 198 | 139 | 92 |
Длина указана в одну сторону, от щита до потребителя; в расчёте учтено, что ток идёт по фазному и нулевому рабочему проводнику, то есть удвоенная длина. Бюджет потери 3 % — жёсткий вариант для линий, питающих чувствительную нагрузку и протяжённые группы освещения. Расчёт выполнен при коэффициенте мощности, равном единице, что соответствует резистивной нагрузке: нагреватели, лампы накаливания, электроплита. Значения даны для сопротивления жилы при 20 °C; поправка на нагрев — в таблице 6.
К списку таблиц| Сечение, мм² | Мощность нагрузки, кВт | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 7 | 10 | 15 | |
| 1,5 | 100 | 50 | 33 | 25 | 20 | 14 | 10 | 7 |
| 2,5 | 163 | 82 | 54 | 41 | 33 | 23 | 16 | 11 |
| 4 | 262 | 131 | 87 | 66 | 52 | 37 | 26 | 17 |
| 6 | 393 | 196 | 131 | 98 | 79 | 56 | 39 | 26 |
| 10 | 661 | 331 | 220 | 165 | 132 | 94 | 66 | 44 |
| 16 | 1052 | 526 | 351 | 263 | 210 | 150 | 105 | 70 |
| 25 | 1664 | 832 | 555 | 416 | 333 | 238 | 166 | 111 |
| 35 | 2309 | 1155 | 770 | 577 | 462 | 330 | 231 | 154 |
Тот же расчёт при более мягком бюджете потери — 5 %. Разница с таблицей 2 ровно пропорциональна: допустимая длина растёт в отношении 5 к 3. Практический смысл двух таблиц в том, что бюджет потери напряжения — это проектное решение, а не норма из справочника: его назначают исходя из того, сколько уже потеряно во внешней сети и какой запас нужен оставить. Обратите внимание на порядок величин: медный кабель 2,5 мм² при нагрузке 5 кВт укладывается в 5 % всего на трёх десятках метров.
К списку таблиц| Сечение, мм² | Мощность нагрузки, кВт | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 7 | 10 | 15 | |
| 2,5 | 100 | 50 | 33 | 25 | 20 | 14 | 10 | 7 |
| 4 | 163 | 82 | 54 | 41 | 33 | 23 | 16 | 11 |
| 6 | 237 | 118 | 79 | 59 | 47 | 34 | 24 | 16 |
| 10 | 393 | 196 | 131 | 98 | 79 | 56 | 39 | 26 |
| 16 | 634 | 317 | 211 | 158 | 127 | 91 | 63 | 42 |
| 25 | 1008 | 504 | 336 | 252 | 202 | 144 | 101 | 67 |
| 35 | 1394 | 697 | 465 | 349 | 279 | 199 | 139 | 93 |
| 50 | 1888 | 944 | 629 | 472 | 378 | 270 | 189 | 126 |
Расчёт по нормативному сопротивлению алюминиевой жилы класса 1. Сопоставление с таблицей 3 даёт наглядный коэффициент перехода: при одном и том же сечении алюминий держит примерно в 1,6 раза меньшую длину, потому что нормируемое сопротивление алюминиевой жилы во столько же раз выше медного. По ряду сечений отношение держится в пределах 1,65–1,68 и только на 1,5 мм² опускается до 1,50. Практическое следствие: чтобы получить ту же длину, что и на меди, сечение алюминия приходится брать на одну-две ступени больше. Сечения меньше 10 мм² приведены для однопроволочных жил; для многопроволочных алюминиевых жил силовых кабелей стандарт устанавливает нижнюю границу 10 мм².
К списку таблиц| Сечение, мм² | Мощность нагрузки, кВт | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 50 | 75 | 100 | |
| 2,5 | 195 | 97 | 65 | 49 | 32 | 19 | 13 | 10 |
| 4 | 313 | 157 | 104 | 78 | 52 | 31 | 21 | 16 |
| 6 | 469 | 234 | 156 | 117 | 78 | 47 | 31 | 23 |
| 10 | 789 | 395 | 263 | 197 | 132 | 79 | 53 | 39 |
| 16 | 1256 | 628 | 419 | 314 | 209 | 126 | 84 | 63 |
| 25 | 1986 | 993 | 662 | 497 | 331 | 199 | 132 | 99 |
| 35 | 2756 | 1378 | 919 | 689 | 459 | 276 | 184 | 138 |
| 50 | 3731 | 1866 | 1244 | 933 | 622 | 373 | 249 | 187 |
| 70 | 5388 | 2694 | 1796 | 1347 | 898 | 539 | 359 | 269 |
| 95 | 7482 | 3741 | 2494 | 1870 | 1247 | 748 | 499 | 374 |
| 120 | 9438 | 4719 | 3146 | 2359 | 1573 | 944 | 629 | 472 |
Расчёт для симметричной трёхфазной нагрузки при коэффициенте мощности, равном единице. Сравнение с таблицей 3 показывает главный выигрыш трёхфазной схемы: при одинаковой мощности ток в фазе меньше, а линейное падение напряжения считается через коэффициент, равный корню из трёх, а не через удвоенную длину. В сумме то же сечение при той же мощности держит примерно в шесть раз большую длину. Именно поэтому длинные вводы и питание удалённых построек выполняют трёхфазными даже там, где однофазной мощности хватило бы.
К списку таблиц| Температура, °C | Коэффициент | Температура, °C | Коэффициент |
|---|---|---|---|
| 0 | 1,087 | 21 | 0,996 |
| 5 | 1,064 | 25 | 0,980 |
| 10 | 1,042 | 30 | 0,962 |
| 15 | 1,020 | 35 | 0,943 |
| 18 | 1,008 | 38 | 0,933 |
| 20 | 1,000 | 40 | 0,926 |
Коэффициенты установлены обязательным приложением стандарта на токопроводящие жилы и служат для приведения измеренного сопротивления к 20 °C; в их основе лежит температурный коэффициент сопротивления 0,004 на кельвин. Для расчёта в обратную сторону — от 20 °C к рабочей температуре жилы — стандарт даёт точные формулы: сопротивление медной жилы изменяется как 1 + 0,00393(t − 20), алюминиевой как 1 + 0,00403(t − 20). Практический вывод: при нагреве жилы до 70 °C её сопротивление, а с ним и потеря напряжения, примерно на 20 % выше табличного значения при 20 °C.
К списку таблицСодержание статьи
Сечение кабеля по мощности и длине выбирается по двум критериям сразу, и таблица допустимых токов отвечает только на первый из них. Ток определяет нагрев жилы, а длина линии — потерю напряжения, и на протяжённых трассах именно потеря становится определяющей: кабель, проходящий по нагреву с запасом, не проходит по напряжению. Ниже — таблицы предельной длины линии для меди и алюминия при 220 и 380 В, рассчитанные по нормативному сопротивлению жил, и порядок расчёта под любую мощность и любой бюджет потери.
ОсновыДва критерия выбора сечения кабеля
Первый критерий — нагрев. Ток, проходящий по жиле, выделяет тепло, и сечение должно быть таким, чтобы температура изоляции не превысила предельно допустимую. Это и есть выбор по длительно допустимому току, и он не зависит от длины линии: греется одинаково и метр кабеля, и сто метров.
Второй критерий — потеря напряжения. Сопротивление жилы конечно, поэтому часть напряжения теряется на самом кабеле, и до потребителя доходит меньше, чем ушло от щита. Потеря прямо пропорциональна длине линии, и на коротком участке она незаметна, а на длинном становится главным ограничением.
Сечение выбирают по тому критерию, который даёт большее значение. На коротких линиях это нагрев, на длинных — потеря напряжения.
Разрыв между двумя критериями хорошо виден на числах. Возьмите нагрузку 5 кВт на однофазной линии 220 В: по потере напряжения при бюджете 5 % медное сечение 2,5 мм² укладывается всего в три десятка метров, а 4 мм² — в полсотни. Проходит ли то же сечение по нагреву, зависит от способа прокладки, числа жил в кабеле и температуры окружающей среды, и определяется по таблицам длительно допустимых токов — здесь эти таблицы не приводятся. Смысл в том, что длина в них не участвует вообще, поэтому одного такого расчёта для протяжённой линии недостаточно.
Наверх, к оглавлениюНормативная база
Что здесь нормируется, а что считается
Разделение принципиальное, и его стоит держать в голове при чтении любых таблиц по сечениям.
Нормируется сопротивление жилы
Действующий межгосударственный стандарт на токопроводящие жилы, гармонизированный с международным, устанавливает максимальное электрическое сопротивление одного километра жилы при 20 °C для каждого номинального сечения, отдельно для меди, алюминия и алюминиевого сплава и отдельно по классам жил. Эти значения и приведены в таблице 1.
Тонкость, которую стандарт оговаривает прямо: номинальное сечение — это значение, идентифицирующее размер жилы, но не подлежащее проверке непосредственным измерением. Фактическое сечение может отличаться от номинального, если сопротивление укладывается в норму. Поэтому расчёт через удельное сопротивление металла и «геометрическое» сечение даёт оптимистичный результат, а расчёт через нормируемое сопротивление — гарантированный.
Считается потеря напряжения
Сама потеря напряжения ни одним стандартом на кабельную продукцию не нормируется — это результат расчёта конкретной линии. Нормируется другое: качество электрической энергии в точке передачи потребителю, то есть допустимое отклонение напряжения от номинального. Соответствующий межгосударственный стандарт действует и обновляется: к нему выпущены поправка 2023 года, изменение и поправка к изменению, а изменение № 1 введено в действие с 1 ноября 2024 года с правом досрочного применения — конкретные нормы отклонения следует брать по действующей редакции. Отсюда и логика проектирования: из общего допуска на отклонение вычитают то, что уже потеряно во внешней сети, а остаток распределяют по внутренним линиям как бюджет потери. Типовые рабочие значения этого бюджета — 3 % для ответственных и протяжённых групп и 5 % для обычных, и обе таблицы в статье построены именно под них.
Наверх, к оглавлениюРасчёт
Формула потери напряжения и порядок расчёта
однофазная линия
I = P / (U × cosφ), трёхфазная I = P / (√3 × U × cosφ)Потеря напряжения:
однофазная линия
ΔU = 2 × I × R × L / 1000трёхфазная линия
ΔU = √3 × I × R × L / 1000Предельная длина при заданном бюджете потери:
однофазная
L = ΔUдоп × 1000 / (2 × I × R), трёхфазная L = ΔUдоп × 1000 / (√3 × I × R)где P — мощность в ваттах, U — напряжение в вольтах, R — сопротивление жилы в Ом на километр по таблице 1, L — длина линии в метрах в одну сторону.
Двойка в однофазной формуле — это не запас и не коэффициент надёжности: ток идёт по фазному проводнику туда и по нулевому рабочему обратно, поэтому в потере участвует удвоенная длина трассы. В симметричной трёхфазной линии обратного тока в нулевом проводнике нет, и вместо двойки появляется корень из трёх — отсюда и весь выигрыш трёхфазной схемы.
Практика
Как пользоваться таблицами
- Сначала выберите сечение по нагреву. Таблицы этой статьи отвечают только на вопрос о длине и не заменяют выбор по длительно допустимому току с учётом способа прокладки, числа жил и температуры среды.
- Назначьте бюджет потери. 3 % для протяжённых и ответственных групп, 5 % для обычных. Если линия питается от собственной подстанции и внешние потери малы, бюджет можно расширить; если напряжение на вводе уже занижено — наоборот, ужесточить.
- Найдите строку сечения и столбец мощности. Число на пересечении — предельная длина в метрах в одну сторону.
- Сравните с фактической длиной трассы. Мерить нужно по трассе с учётом спусков, подъёмов и обходов, а не по прямой на плане.
- Если не проходит — поднимите сечение на ступень и проверьте снова. Предельная длина растёт почти пропорционально сечению, поскольку нормируемое сопротивление убывает почти обратно пропорционально: переход с 2,5 на 4 мм² увеличивает её примерно в 1,6 раза, с 4 на 6 мм² — в 1,5 раза, с 6 на 10 мм² — снова примерно в 1,7 раза.
Таблицы рассчитаны при коэффициенте мощности, равном единице. Это верно для нагревателей, плит, ламп накаливания и в целом для бытовой нагрузки. Для двигателей и другой нагрузки с заметной реактивной составляющей ток при той же мощности выше, и предельную длину нужно уменьшать пропорционально коэффициенту мощности.
Наверх, к оглавлениюПоправки
Поправка на температуру жилы
Нормируемое сопротивление относится к 20 °C, а жила под нагрузкой греется. Стандарт на токопроводящие жилы даёт точные формулы пересчёта: у меди сопротивление растёт как 1 + 0,00393 на каждый градус свыше двадцати, у алюминия как 1 + 0,00403.
Отсюда практическое правило: если линия рассчитывается впритык и работает с полной нагрузкой длительно, поправку на нагрев нужно вводить обязательно. Если нагрузка кратковременная или сечение взято с запасом, жила не выходит на предельную температуру, и поправка становится избыточной.
Наверх, к оглавлениюУточнения
Коэффициент мощности, реактивное сопротивление и алюминий
Коэффициент мощности
При одной и той же активной мощности ток обратно пропорционален коэффициенту мощности. Нагрузка с коэффициентом 0,8 даёт ток в 1,25 раза больше, чем резистивная той же мощности, и во столько же раз сокращает предельную длину.
Реактивное сопротивление
Расчёт в таблицах учитывает только активное сопротивление жилы. Для кабелей малых сечений это правомерно: индуктивное сопротивление на порядок меньше активного и вклада в потерю практически не даёт. С ростом сечения соотношение меняется, и начиная примерно с 95–120 мм² реактивную составляющую в проектных расчётах уже учитывают. Для бытовых и мелких коммерческих линий, о которых идёт речь в таблицах 2–4, это ограничение не работает.
Алюминий
Нормируемое сопротивление алюминиевой жилы выше медной того же сечения примерно в 1,65 раза — это видно прямо в таблице 1. Соответственно, при равном сечении алюминиевая линия держит во столько же раз меньшую длину, а чтобы сравняться с медью, сечение приходится увеличивать на одну-две ступени. Отдельное ограничение стандарта: номинальное сечение многопроволочных алюминиевых жил силовых кабелей должно быть не менее 10 мм².
Наверх, к оглавлениюОшибки
Частые ошибки при выборе сечения по длине
Выбор только по току
Таблица допустимых нагрузок не содержит длины и в принципе не может ответить на вопрос о протяжённой линии. Кабель, прошедший по нагреву, на ста метрах может дать недопустимую просадку.
Расчёт по удельному сопротивлению металла
Справочное удельное сопротивление относится к чистому металлу и идеальной геометрии. Стандарт нормирует сопротивление готовой жилы, и оно выше. Разница невелика, но она всегда не в пользу проектировщика.
Однократный учёт длины в однофазной линии
Забытая двойка в формуле занижает потерю ровно вдвое. Это самая частая арифметическая ошибка в этой теме.
Перенос трёхфазных цифр на однофазную линию
При одинаковой мощности и сечении трёхфазная линия держит примерно в шесть раз большую длину. Числа из таблицы 5 в однофазной схеме неприменимы.
Игнорирование нагрева
Сопротивление в таблице 1 дано при 20 °C. На горячей жиле потеря примерно на пятую часть больше.
Наверх, к оглавлениюВопросы и ответы
Как выбрать сечение кабеля по мощности и длине?
В два шага. Сначала сечение выбирается по длительно допустимому току с учётом способа прокладки — это защита от перегрева. Затем полученное сечение проверяется по потере напряжения на фактической длине трассы по таблицам 2–5. Если проверка не проходит, сечение увеличивают на ступень и повторяют. Итоговое сечение — большее из двух.
Какая потеря напряжения считается допустимой?
Стандартами на кабельную продукцию она не нормируется — это проектное решение. На практике бюджет назначают в пределах 3 % для протяжённых и ответственных линий и 5 % для обычных, исходя из того, сколько допуска на отклонение напряжения уже израсходовано во внешней сети. Обе таблицы в статье построены под эти два значения.
Почему в однофазной формуле длина умножается на два?
Потому что ток проходит по фазному проводнику до нагрузки и по нулевому рабочему обратно. В потере напряжения участвуют оба проводника, то есть удвоенная длина трассы. В симметричной трёхфазной линии обратного тока нет, поэтому вместо двойки в формуле стоит корень из трёх.
Насколько алюминий хуже меди по длине линии?
Примерно в полтора раза при равном сечении — ровно во столько раз выше нормируемое сопротивление алюминиевой жилы. Чтобы получить ту же предельную длину, что и на меди, сечение алюминия берут на одну-две ступени больше. Кроме того, для многопроволочных алюминиевых жил силовых кабелей стандарт устанавливает минимальное сечение 10 мм².
Какое сечение нужно для 5 кВт на 50 метров при 220 В?
По таблице 3 при бюджете 5 % медное сечение 4 мм² даёт предельную длину 52 м — линия проходит впритык. При бюджете 3 % то же сечение держит только 31 м, и потребуется 6 мм² или переход на трёхфазную схему. Если жила работает горячей, к результату применяют поправку из таблицы 6. Отдельно нужно убедиться, что выбранное сечение проходит и по длительно допустимому току для вашего способа прокладки: это самостоятельная проверка, которую расчёт по длине не заменяет.
Почему трёхфазная линия выигрывает так сильно?
Складываются два эффекта. Первый: при той же мощности ток в фазе меньше в корень из трёх раз, потому что мощность распределена по трём фазам. Второй: в формуле потери вместо удвоенной длины стоит коэффициент, равный корню из трёх. В сумме предельная длина при одинаковом сечении и мощности возрастает примерно в шесть раз.
Нужно ли учитывать нагрев жилы?
Если линия рассчитана впритык и длительно работает с полной нагрузкой — обязательно. Сопротивление меди растёт примерно на 0,4 % на каждый градус: при нагреве до 70 °C потеря напряжения оказывается почти на 20 % больше расчётной для 20 °C, а предельная длина во столько же раз меньше. При запасе по сечению жила до предельной температуры не доходит.
Можно ли считать потерю по удельному сопротивлению меди?
Можно, но результат будет оптимистичнее реального. Справочное удельное сопротивление относится к чистому металлу, а стандарт нормирует сопротивление готовой жилы и прямо оговаривает, что фактическое сечение может отличаться от номинального при соблюдении требования по сопротивлению. Для проектного расчёта корректнее брать нормативные значения из таблицы 1.
Учитывает ли расчёт реактивное сопротивление кабеля?
Нет, в таблицах учтено только активное сопротивление жилы. Для сечений, охваченных таблицами 2–4, индуктивная составляющая пренебрежимо мала. На больших сечениях, ориентировочно от 95–120 мм², и на длинных магистралях её в проектных расчётах уже учитывают, и результат будет несколько хуже табличного.
Источники
- ГОСТ 22483-2021 (IEC 60228:2004) — Жилы токопроводящие для кабелей, проводов и шнуров. Введён с 1 сентября 2021 года взамен ГОСТ 22483-2012, издание 2023 года с поправками.
- ГОСТ 31996-2012 — Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Общие технические условия.
- ГОСТ 32144-2013 — Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введён с 1 июля 2014 года, действует с поправкой 2023 года и изменением № 1, введённым с 1 ноября 2024 года.
- ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) — Напряжения стандартные.
