در طراحی شبکه‌های برق و تنظیم پروژه‌های توزیع انرژی نیاز به شناخت کابل وکاربرد آن داریم .
هر کابلی با سطح مقطع مشخص قادر به انتقال جریان معینی است که اگر جریان از آن حد تجاوز کند، سبب تلفات انرژی الکتریکی، کوتاهی عمر کابل و یا سوختن آن می‌شود.
لذا در طراحی شبکه سه اصل زیر را باید در نظر گرفت .
الف- جریان برق از حد جریان مجاز کابل بیشتر نشود .
ب- افت ولتاژ نباید بیشتر از حد مجاز باشد.
ج- محاسبات اقتصادی در مورد سطح مقطع انتخابی از نظر افت توان انجام شود.
در اینجا در مورد چگونگی انتخاب سطح مقطع کابل با نظر گرفتن این سه اصل شرح مختصری داده می‌شود.
الف- انتخاب کابل با توجه به جریان مجاز آن
جریان مجاز کابل‌های برق و کابل‌های مخصوص روشنایی و سیم کشی به ترتیب در جداول 1 تا 4 داده شده است . لازم به یادآوری است که اگر از کابل‌های برق (جدول 1) بخواهیم به طور دایم بارگیری کنیم بسته به نوع خاک باید خشک شدن آن و بالا رفتن مقاومت حرارتی آن را در نظر گرفت و محاسبات دقیق انجام داد.
تعیین سطح مقطع کابل
برای پیدا کردن سطح مقطع کابل مورد نظر ابتدا باید جریان گذرنده (مقدار آمپر) از این کابل را مشخص کنیم و در این مورد می‌توان روابط زیر را به کار برد:
برای جریان مستقیم
برای جریان متناوب تک فاز
برای جریان متناوب سه فاز
که در آن:
Pتوان واقعی برداشتی به وات
V ولتاژ خط به ولت
I جریان عبوری به آمپر
Pf ضریب توان
در این حال پیش از پیدا کردن سطح مقطع کابل باید با توجه به شرایطی که کابل در آن قرار می‌گیرد، ضرایب مربوطه را از جداول 2 و 3 به دست آوریم و از رابطه زیر جریان مجاز کابل را محاسبه کنیم:
ضرایب به دست آمده:
که در آن l cجریان مجاز کابل به آمپر است:
سپس از روی این جریان و با توجه به جریان مجاز کابل‌های برق(جدول 1) و کابل‌های مخصوص روشنایی و سیم کشی (جدول 4) سطح مقطع کابل مورد نظر به دست می‌آید.
باشد تا در صورت l c بهتر است جریان مجاز سطح مقطع انتخاب شده دست کم 10 تا 15 درصد بیشتر از جریان لزوم کابل قادر به انتقال جریان بیشتری در صورت توسعه آینده باشد.
ب- تعیین افت ولتاژ
همیشه در طراحی شبکه‌ها باید سطح مقطع کابل طوری انتخاب شود که افت ولتاژ در کابل درصد کوچکی باشد. این افت ولتاژ بر حسب نوع شبکه و نیز ولتاژ متغیر است. مثلا برای شبکه شهری 380/220 ولت، افت ولتاژ مجاز حدود 5 درصد است. بنابراین پس از تعیین سطح مقطع باید بررسی شود که آیا سطح مقطع انتخابی این شرط را نیز بر آورده می‌سازد یا نه؟
اگر درصد افت ولتاژ در حد مجاز نباشد باید سطح مقطع بالاتری را انتخاب کنیم.
برای تعیین درصد افت ولتاژ می‌توان روابط زیر با به کار برد.
برای جریان مستقیم
برا ی جریان متناوب تک فاز
برای جریان متناسب سه فاز
که در آن:
R مقاومت هادی در 70 درجه به اهم
V ولتاژ خط به ولت
L طول کابل به متر
X مقاومت القایی (اندوکتانس ) به اهم (ستون چهارم جدول 5)
ج- بررسی اقتصادی
برای طراحی اقتصادی شبکه و بهینه سازی نیازمند داده‌های آماری و مقادیر واقعی نظیر قیمت کابل، هزینه نصب و نگهداری، بهای هر کیلو وات ساعت مصرفی، مدت زمان بهره برداری از کابل و غیره هستیم .
چنین ارزیابی دراین توضیح مختصر نمی‌گنجد و فقط به این موضوع اشاره می‌کنیم که با افزایش سطح مقطع چون مقاومت کاهش می‌یابد، افت ولتاژ نیز کم می‌شود و در نتیجه از افت توان نیز کاسته می‌شود. بنابراین قمیت توان تلف شده در کابل نیز تقلیل می‌یابد، از طرفی کابل با سطح مقطع بزرگتر دارای قیمت بیشتری نیز می‌باشد. بهینه سازی به این دو مورد بستگی دارد.
برای روشن شدن مطالب گلفته شده به بررسی مثال زیر می‌پردازیم.
مثال:
می‌خواهیم برای برق رسانی به موتور سه فاز 380 ولتی به قدرت 90 کیلو وات و با ضریب توان 8/0که در فاصله 100 متری از تابلوی توزیع قرار داد از کابل پلاستیکی نوع NYY-O استفاده کنیم. در صورتی که موتور روزانه 10 ساعت با بار کامل کار کند و دست کم به همان مدت هم بار آن از 60 درصد بار کامل تجاویز نکند و کابل به طور مستقیم در عمق 70 سانتیمتری در خاک قرار گرفته و حداکثر دمای محیط هم 40 درجه سانتیگراد باشد، سطح مقطع کابل مورد نظر را برای موتور مورد نظر حساب کنید.
ابتدا جریان براداشتی را حساب می‌کنیم.
از جدول 2 ضریب تصحیح دما برای دمای 40 درجه0.77 است، پس جریان مجاز کابل برابر است با:
از جدول می‌توانیم مشاهده کنیم که کابل 70×30 می‌تواند 230 آمپر را منتقل کند . پس برای این کار مناسب است.
برای بررسی درصد افت ولتاژ در این کابل از جدول 2/5 می‌توانیم مقاومت اهمی‌‌و القایی کابل را به دست آوریم:
نکته ای که باید در هنگام تعیین سطح مقطع کابل در نظر داشت این است که در فاصله‌های کوتاه توانایی انتقال جریان عمل تعیین کننده است، درحالی که در شبکه‌های با طول بلند افت ولتاژ نقش اساسی دارد.
د- چند توصیه در مورد نصب کابل
کابل برق مانند هر وسیله برای استفاده صحیح و افزایش عمر نیاز به رعایت نکاتی است که به پاره ای از آنها اشاره می‌کنیم:
- کابل پلاستیکی (پی وی سی) را نباید در زمستان که دمای هوا زیر صفر است کابل کشی نمود. در شرایط خاص کار در سرما می‌توان از پیش قرقره کابل را در محیط گرم قرا رداد و پس از گرم شدن بی درنگ آن را نصب کنیم. البته پس از نصب مانعی ندارد دمای محیط به حد 30 هم برسد.
- هنگام نصب کابل شعاع خمش آن نباید از 12 برابر قطر خارجی آن کمتر باشد.
- در صورتی که کابل در خاک دفن شود، باید کانالی به عمق 70 سانتی متر حفر کرد و کابل را در این کانال داخل خاک نرم (الک شده) به ارتفاع 20 سانتیمتر قرار داد و سپس روی آن آجر و در پایان خاک معمولی ریخت. این کار از فشار طبقات خاک بر روی کابل و آسیب دیدگی آن درهنگام کندن زمین با بیل و کلنگ جلوگیری می‌کند.
مثال: کابل با سطح مقطع 10 میلیمتر مربع به طول 150 متر می‌تواند 33 آمپر از خود عبور دهد.
