Почему греется кабель: причины нагрева, допустимая температура и как избежать перегрева

Почему греется кабель: причины нагрева, допустимая температура и как избежать перегрева

Небольшой нагрев кабеля во время работы сам по себе не обязательно говорит о неисправности. Любой проводник имеет электрическое сопротивление, поэтому при прохождении тока часть энергии превращается в тепло. Проблема начинается тогда, когда температура становится выше той, на которую рассчитаны жила, изоляция, оболочка и условия эксплуатации линии.

Причины перегрева могут быть совершенно разными: слишком маленькое сечение, высокая нагрузка, плохой контакт, неправильная прокладка, большое количество кабелей в одном лотке или даже повышенная температура окружающей среды.

Разберёмся, почему нагревается кабель, какой нагрев считается нормальным, почему одинаковый кабель в разных условиях способен работать совершенно по-разному и какие параметры необходимо проверить ещё до монтажа.

Почему электрический кабель вообще нагревается

Токопроводящая жила кабеля обладает электрическим сопротивлением. Когда через неё проходит ток, выделяется тепло.

Для понимания процесса обычно используют закон Джоуля–Ленца. В упрощённом виде количество выделяемой тепловой энергии связано с квадратом тока и сопротивлением проводника.

Практически это означает важную вещь: если ток заметно возрастает, тепловыделение увеличивается ещё сильнее.

Поэтому линия, которая нормально работает при одной нагрузке, после подключения дополнительного оборудования может начать существенно нагреваться.

Сам кабель при этом не обязательно является некачественным. Причина может заключаться в том, что фактические условия эксплуатации отличаются от тех, которые учитывались при выборе.

Нормально ли, если кабель тёплый

Да, работающий силовой кабель может иметь температуру выше температуры окружающего воздуха.

Это естественное следствие электрической нагрузки.

Нельзя оценивать состояние линии только по принципу «кабель тёплый — значит неисправность» или «оболочку можно держать рукой — значит всё нормально».

Допустимая температура зависит от:

• материала изоляции;
• конструкции кабеля;
• длительно допустимого тока;
• температуры окружающей среды;
• способа прокладки;
• количества кабелей рядом;
• режима нагрузки.

Для разных типов изоляции допустимые рабочие температуры жил различаются. Поэтому фактическую норму необходимо смотреть в стандарте и технической документации конкретной марки.

Чем опасен перегрев кабеля

Основная опасность заключается не только в высокой температуре здесь и сейчас.

Продолжительный перегрев ускоряет старение полимерных материалов.

Возможные последствия:

• ускоренное старение изоляции;
• потеря эластичности оболочки;
• растрескивание материала;
• ухудшение электрической прочности;
• повреждение соединений;
• короткое замыкание;
• возгорание окружающих материалов.

Особенно опасны локальные перегревы — например, в месте плохого контакта. В таком случае несколько метров линии могут иметь нормальную температуру, а небольшой участок около наконечника или клеммы будет сильно нагреваться.

Основные причины, почему греется кабель

1. Сечение кабеля слишком маленькое

Одна из самых очевидных причин — недостаточное сечение токопроводящих жил для фактической нагрузки.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его электрическое сопротивление при прочих равных условиях.

Если через такую жилу пропустить слишком большой ток, тепловыделение возрастёт.

Именно поэтому выбирать кабель только по мощности оборудования без учёта способа прокладки и других факторов неправильно.

Например, кабель одного и того же сечения может иметь различную допустимую токовую нагрузку при прокладке:

• открыто;
• в трубе;
• в кабельном лотке;
• в пучке;
• в земле;
• в теплоизолирующей конструкции.

Поэтому вопрос «какое сечение кабеля нужно на определённое количество киловатт» всегда требует дополнительных исходных данных.

2. Кабель работает с перегрузкой

Даже правильно выбранная линия может начать нагреваться, если реальная нагрузка со временем стала выше расчётной.

Это часто происходит после модернизации объекта.

Например, первоначально линия питала несколько единиц оборудования, а позднее к ней добавили новые потребители.

Автоматический выключатель при этом не всегда отключится мгновенно: характер работы защиты зависит от величины и продолжительности превышения тока.

Поэтому устойчивый нагрев линии — повод сравнить фактическую нагрузку с расчётной.

3. Плохой контакт в соединении

Одна из наиболее опасных причин локального перегрева — повышенное переходное сопротивление контакта.

Оно может возникать:

• в клеммах;
• на болтовых соединениях;
• в кабельных наконечниках;
• в соединительных муфтах;
• в автоматических выключателях;
• в распределительных устройствах.

Если контакт ослаблен или выполнен неправильно, его сопротивление увеличивается. На небольшом участке начинает выделяться значительное количество тепла.

Характерный признак — кабель заметно горячее именно около места подключения, тогда как по остальной длине температура значительно ниже.

Почему плохой контакт может нагреваться сильнее самого кабеля

Представим, что сопротивление всей жилы распределено по десяткам метров длины.

У плохого соединения повышенное сопротивление сосредоточено буквально на нескольких миллиметрах.

Тепло выделяется на очень маленькой площади, поэтому локальная температура может быстро увеличиваться.

Именно по этой причине места соединений являются одними из наиболее важных точек при тепловизионном обследовании электроустановки.

Причём увеличение температуры ещё сильнее ухудшает контакт, что иногда запускает цепную реакцию:

плохой контакт → нагрев → окисление и деформация → ещё большее сопротивление → ещё больший нагрев.

4. Неправильно выполнено оконцевание кабеля

Особенно это актуально для крупных сечений.

Проблема может возникнуть из-за:

• неподходящего наконечника;
• неправильной матрицы для опрессовки;
• недостаточной опрессовки;
• повреждения жил при зачистке;
• неподготовленной контактной поверхности;
• неправильного момента затяжки.

Внешне соединение может выглядеть исправным, однако повышенное сопротивление проявится уже под нагрузкой.

5. Слишком много кабелей проложено рядом

При выборе допустимого тока важно учитывать условия охлаждения.

Один кабель, свободно проложенный на воздухе, отдаёт тепло окружающей среде.

Если рядом плотным пучком проходят десятки нагруженных линий, каждый кабель становится дополнительным источником тепла для соседних.

Внутренняя часть пучка охлаждается значительно хуже.

Именно поэтому для групповой прокладки применяются соответствующие расчётные коэффициенты.

Распространённая ошибка — выбрать сечение по таблице для одиночного кабеля, а затем уложить множество таких линий вплотную друг к другу.

6. Кабель находится в закрытой трубе

Труба защищает кабель механически, однако одновременно изменяет условия отвода тепла.

Особенно важно это учитывать, если:

• труба заполнена несколькими линиями;
• она проходит через тёплое помещение;
• трасса длинная;
• нагрузка близка к расчётному максимуму;
• вентиляция отсутствует.

Поэтому токовую нагрузку необходимо определять именно для фактического способа прокладки.

7. Высокая температура окружающей среды

Допустимый ток кабеля обычно определяется при определённых исходных условиях.

Если температура окружающей среды значительно выше расчётной, возможность кабеля отдавать тепло уменьшается.

Подобная ситуация возможна:

• в котельных;
• около технологического оборудования;
• в закрытых технических помещениях;
• под кровлей;
• около печей;
• в производственных цехах.

То есть кабель может перегреваться даже при том же токе, который при нормальной температуре был бы допустим.

Почему кабель греется сильнее летом

Это логичное следствие ухудшения теплоотдачи.

Если температура воздуха увеличилась, разница температур между оболочкой кабеля и окружающей средой становится меньше.

Следовательно, при той же электрической нагрузке отвод тепла ухудшается.

На объектах, где линия уже работает около верхней границы допустимой нагрузки, летнее повышение температуры способно сделать проблему особенно заметной.

Поэтому электрооборудование рекомендуется проектировать с реальными температурными условиями объекта, а не только с условной комнатной температурой.

Может ли кабель греться из-за большой длины

Да, но здесь важно правильно понимать физику процесса.

Чем длиннее проводник, тем выше его полное сопротивление.

Это приводит к:

• увеличению потерь мощности;
• увеличению падения напряжения;
• дополнительному тепловыделению.

На длинных линиях поэтому недостаточно проверять только допустимый ток.

Дополнительно рассчитывают потерю напряжения.

Иногда сечение приходится увеличивать не потому, что проводник не выдерживает ток, а именно для уменьшения падения напряжения на длинной трассе.

Почему кабель большого сечения иногда всё равно нагревается

Большое сечение не гарантирует отсутствие нагрева.

Например, линия 120, 185 или 240 мм² также может перегреваться при:

• чрезмерной нагрузке;
• плохом контакте;
• неправильном наконечнике;
• плотной групповой прокладке;
• высокой температуре;
• неправильном выборе аппарата защиты.

Более того, крупные кабели требуют особенно качественного монтажа контактных соединений.

Высокие рабочие токи означают, что даже небольшое дополнительное сопротивление в месте соединения способно привести к существенному выделению тепла.

Медь или алюминий: что сильнее нагревается

При одинаковом сечении медь имеет более низкое удельное электрическое сопротивление, чем алюминий.

Поэтому при одинаковых геометрических условиях сопротивление медной жилы будет ниже.

Однако сравнивать реальные кабели исключительно по материалу жилы некорректно.

Алюминиевые линии обычно выбирают с другим сечением, поэтому правильно сравнивать не два одинаковых числа на маркировке, а полностью рассчитанные варианты.

При работе с алюминием особенно важна технология контактных соединений, поскольку материал имеет свои особенности.

Почему нагревается ноль

Иногда в трёхфазной системе обнаруживается сильный нагрев нейтрального проводника.

Причины могут быть связаны с:

• несимметричной нагрузкой по фазам;
• плохим контактом нейтрали;
• наличием гармонических составляющих тока;
• неправильным выбором сечения;
• ошибками монтажа.

Особенно внимательно к нейтрали следует относиться на объектах с большим количеством импульсной электронной нагрузки: компьютеров, серверов, источников питания, LED-оборудования и других нелинейных потребителей.

Здесь простой оценки только фазных токов иногда недостаточно.

Почему кабель может греться не по всей длине

Равномерный нагрев чаще связан с общей нагрузкой и условиями теплоотдачи.

Локальный нагрев обычно указывает на конкретную проблему.

Например:

Такая диагностика не заменяет измерения, но помогает определить направление проверки.

Как понять, что кабель перегревается

Лучший подход — не оценивать температуру рукой, а использовать измерительные приборы.

В зависимости от задачи применяются:

• тепловизор;
• контактный термометр;
• инфракрасный пирометр;
• токоизмерительные клещи;
• приборы для измерения качества электроэнергии.

При диагностике полезно измерять одновременно и температуру, и фактический ток.

Просто зафиксировать температуру недостаточно: необходимо понимать режим работы линии в момент измерения.

Почему тепловизор особенно полезен

Тепловизионное обследование позволяет быстро увидеть температурную картину электроустановки.

На изображении хорошо проявляются:

• перегретые клеммы;
• разница температуры по фазам;
• плохие соединения;
• перегруженные участки;
• аномальный нагрев коммутационных аппаратов.

Особенно полезно проводить обследование под рабочей нагрузкой, поскольку без тока проблемный контакт может иметь обычную температуру.

Как связан автоматический выключатель с нагревом кабеля

Автоматический выключатель должен защищать линию, а не только подключённое оборудование.

Его номинал необходимо согласовывать с допустимой нагрузкой кабеля.

Опасная ситуация возникает, если поставить автомат большего номинала только потому, что предыдущий периодически отключается.

В этом случае фактическая причина перегрузки остаётся, но кабель получает возможность работать при большем токе.

Результатом может стать продолжительный перегрев.

Поэтому при срабатывании защиты сначала необходимо определить причину, а не просто увеличивать номинал автомата.

Можно ли определить подходящее сечение только по мощности

Для предварительной оценки — иногда. Для нормального проектного выбора — недостаточно.

Кроме мощности нагрузки необходимо знать:

• напряжение сети;
• однофазная или трёхфазная система;
• коэффициент мощности;
• характер нагрузки;
• длину линии;
• способ прокладки;
• температуру;
• количество совместно проложенных линий;
• материал жил;
• требования по падению напряжения;
• характеристики аппарата защиты.

Именно поэтому таблицы «1,5 мм² — столько киловатт, 2,5 мм² — столько» могут использоваться только как очень грубый ориентир, но не как универсальное правило.

Как влияет способ прокладки на нагрев

Кабель избавляется от выделяемого тепла через окружающую среду.

Поэтому условия теплоотдачи непосредственно влияют на допустимый ток.

Открытая прокладка

При наличии свободного воздуха тепло отводится относительно эффективно.

Прокладка в трубе

Охлаждение становится хуже, особенно при заполнении трубы несколькими линиями.

Прокладка в пучке

Соседние кабели нагревают друг друга, поэтому допустимую нагрузку необходимо корректировать.

Прокладка в земле

Теплоотвод зависит от характеристик грунта, глубины, взаимного расположения кабелей и других условий.

Прокладка в теплоизоляции

Один из неблагоприятных вариантов: окружающий материал препятствует отводу тепла.

То есть одна и та же марка и одно и то же сечение не имеют единственного универсального значения допустимого тока для любых условий.

Почему кабель нагревается в лотке

Кабельный лоток позволяет удобно организовать большое количество линий, но при высокой плотности заполнения возникают проблемы с охлаждением.

Особенно если кабели уложены в несколько слоёв.

Нижние и внутренние линии находятся в худших условиях теплоотдачи, чем кабели на внешней стороне пучка.

При проектировании важно учитывать:

• количество нагруженных кабелей;
• их взаимное расположение;
• заполнение лотка;
• окружающую температуру;
• наличие вентиляции.

Оставлять свободное пространство полезно не только для будущего расширения трассы, но и для нормального теплоотвода.

Почему кабель греется в бухте или на барабане

Это отдельная опасная ситуация.

Если кабель используется под значительной нагрузкой, оставаясь намотанным в бухту или на барабан, тепло от внутренних витков отводится крайне плохо.

Кроме того, витки нагревают друг друга.

Именно поэтому кабельные удлинители на катушках при высокой нагрузке следует использовать с учётом требований производителя к размотке.

Для силовых кабелей принцип тот же: условия охлаждения существенно влияют на допустимую нагрузку.

Греется ли кабель из-за падения напряжения

Падение напряжения и нагрев имеют общую причину — электрическое сопротивление линии.

Когда ток проходит по проводнику, часть энергии теряется на его сопротивлении.

Эти потери выделяются в виде тепла.

На длинной линии с недостаточным сечением можно одновременно наблюдать:

• заметное падение напряжения;
• увеличенные энергетические потери;
• нагрев кабеля;
• неустойчивую работу оборудования.

Поэтому расчёт кабеля необходимо выполнять сразу по нескольким критериям.

Почему электродвигатель особенно требователен к кабельной линии

Электродвигатели имеют пусковые токи, которые могут значительно превышать установившийся рабочий ток.

При выборе кабеля для двигателя необходимо учитывать:

• номинальный ток;
• режим работы;
• условия пуска;
• длину кабеля;
• падение напряжения;
• тип защитного аппарата;
• условия прокладки.

На длинной линии чрезмерное падение напряжения при пуске способно ухудшить запуск двигателя, увеличить длительность пускового режима и дополнительно нагружать систему.

Может ли нагреваться кабель ВВГнг-LS

Да.

Индекс LS относится к характеристикам дымо- и газовыделения материалов при горении и не означает, что кабель каким-либо образом защищён от перегрева из-за неправильной эксплуатации.

ВВГнг-LS, как и любой другой силовой кабель, необходимо выбирать по допустимой нагрузке и реальным условиям прокладки.

Если проект предусматривает именно такое исполнение, варианты представлены в разделе ВВГнг-LS.

Может ли нагреваться бронированный кабель

Конечно.

Броня защищает изделие прежде всего от определённых механических воздействий. Она не отменяет электрические потери в токопроводящих жилах.

Бронированный кабель также способен перегреваться при:

• перегрузке;
• неверно выбранном сечении;
• плохих соединениях;
• неблагоприятных условиях прокладки.

Поэтому броня и допустимая токовая нагрузка — совершенно разные характеристики.

Что проверить, если кабель сильно греется

Если температура линии вызывает подозрения, полезно действовать последовательно.

1. Измерить фактический ток нагрузки.
2. Определить точную марку и сечение кабеля.
3. Проверить способ прокладки.
4. Сравнить нагрузку с допустимой для реальных условий.
5. Проверить температуру окружающей среды.
6. Осмотреть соединения и наконечники.
7. Сравнить температуру разных фаз.
8. Проверить аппарат защиты.
9. Оценить равномерность нагрева по трассе.

Если нагрев связан с электроустановкой значительной мощности, диагностику должен проводить квалифицированный специалист.

Типичные ошибки при выборе кабеля

Выбирать сечение без учёта способа прокладки

Значение допустимого тока нельзя отрывать от условий охлаждения линии.

Не учитывать длину трассы

Для протяжённых линий критерием может стать падение напряжения, даже если по нагреву сечение формально проходит.

Не учитывать групповую прокладку

Десятки кабелей на одном лотке работают в других температурных условиях, чем одиночная линия.

Увеличивать автомат при срабатывании

Номинал защитного аппарата должен быть согласован с кабелем.

Считать тёплую оболочку достаточным признаком нормы

Температура наружной поверхности и температура токопроводящей жилы — не одно и то же.

Экономить на качестве соединений

Даже правильно рассчитанный кабель может стать причиной аварийной ситуации при плохо выполненном контакте.

Как снизить нагрев кабельной линии

Конкретное решение зависит от причины проблемы.

Возможные меры включают:

• увеличение сечения кабеля;
• снижение нагрузки;
• перераспределение потребителей;
• устранение плохого контакта;
• переопрессовку наконечников;
• изменение способа прокладки;
• увеличение расстояния между линиями;
• улучшение вентиляции;
• корректный подбор защитной аппаратуры.

Но нельзя просто выбрать один из этих способов без диагностики.

Например, увеличение сечения никак не устранит плохой контакт внутри клеммы, а улучшение вентиляции не решит проблему явно перегруженной линии.

Как выбрать кабель, чтобы избежать перегрева

Надёжная линия начинается с правильного технического задания.

Перед подбором кабеля желательно определить:

• расчётную мощность;
• максимальный рабочий ток;
• напряжение;
• длину трассы;
• способ прокладки;
• температуру окружающей среды;
• количество соседних кабелей;
• необходимое пожарное исполнение;
• механические условия;
• допустимое падение напряжения.

Только после этого выбираются марка и сечение.

Для промышленного объекта также стоит заранее учитывать доступность нужной строительной длины и конкретного исполнения у производителей.

В каталоге «ТехКабельЩит» представлены силовые и специализированные кабели различных марок и сечений.

Частые вопросы о нагреве кабеля

Должен ли силовой кабель нагреваться под нагрузкой?

Определённое повышение температуры является нормальным физическим процессом. Важно, чтобы фактическая температура не превышала допустимых значений для данной конструкции и условий эксплуатации.

Почему кабель сильно греется при большой нагрузке?

При увеличении тока резко возрастает количество тепла, выделяемого на сопротивлении проводника. Если ток превышает расчётный или ухудшены условия охлаждения, возникает перегрев.

Почему греется место соединения кабеля?

Частая причина — повышенное переходное сопротивление контакта. Необходимо проверить качество соединения, наконечники, затяжку и состояние оборудования.

Можно ли решить проблему нагрева установкой кабеля большего сечения?

Иногда да, если причина в недостаточном сечении или потерях на длинной линии. Но увеличение сечения не устранит плохой контакт, неисправный автомат или другие дефекты.

Почему кабель греется в лотке, хотя ток не превышен?

Причиной может быть групповая прокладка. Несколько нагруженных линий нагревают друг друга, поэтому допустимый ток необходимо корректировать с учётом реальных условий.

Почему кабель около автомата горячее?

Это может говорить о плохом контакте, неправильном оконцевании, неисправности аппарата или локальном повышенном сопротивлении.

Можно ли определить перегрев на ощупь?

Только приблизительно. Для технической оценки лучше использовать приборы и одновременно измерять ток нагрузки.

Что важно запомнить

Нагрев кабеля — результат сочетания электрической нагрузки и условий отвода тепла.

Поэтому нельзя оценивать линию только по сечению жилы.

Два одинаковых кабеля могут работать при разной температуре, если один проложен открыто, а второй — плотным пучком в закрытой трубе.

При устойчивом или локальном перегреве необходимо проверять не только сам кабель, но и соединения, нагрузку, аппараты защиты, температуру окружающей среды и способ прокладки.

А лучший способ избежать проблемы — выполнить правильный расчёт ещё до закупки продукции.

Подбор кабеля под проект и условия эксплуатации

Если вам необходимо подобрать силовой кабель для промышленного, строительного или инфраструктурного объекта, отправьте специалистам «ТехКабельЩит» спецификацию или основные параметры линии.

Для подбора желательно указать марку, количество жил, сечение, требуемый метраж, напряжение и условия прокладки.

Это позволит быстрее подобрать подходящее исполнение, проверить доступные варианты и подготовить предложение на поставку.

Перейти в каталог кабеля