Upload
doantuong
View
214
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
3Nr 160
Instalacje elektryczne
Prof. dr hab. inż. Henryk MARKIEWICZInstytut Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej
KRYTERIA WYMIAROWANIA INSTALACJI ELEKTRYCZNYCH
1. Wstęp
Instalacje elektryczne, tak jak każdy obiekt inżynierski, powinny być zaprojekto-wane i zrealizowane zgodnie z wymogami właściwych przepisów i norm oraz stanem wiedzy technicznej, w sposób zapewniający wieloletnią i bezpieczną ich eksploatację.
Prawo budowlane wymaga, aby każdy obiekt budowlany, w tym budynki wraz z różnorodnymi instalacjami i urządzeniami były zaprojektowane, zbudowane i utrzy-mane zgodnie z odpowiednimi:
·przepisami techniczno-budowlanymi,·polskimi normami,·zasadami wiedzy technicznej, zapewniającymi między innymi:
-bezpieczeństwo ludzi i mienia,-warunki użytkowe zgodne z przeznaczeniem obiektu,-racjonalne wykorzystanie energii,-warunki zdrowotne,-ochronę środowiska.
Spośród wielu przepisów techniczno-budowlanych oraz różnorodnych norm naj-bardziej istotnymi aktualnie aktami dotyczącymi instalacji elektrycznych w budyn-kach o różnorodnym przeznaczeniu są:
·Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 IV 2002 r. wraz z późniejszymi uzupełnieniami w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowia-dać budynki i ich usytuowanie,
·wieloarkuszowa norma PN-EN 60364 Instalacje elektryczne w obiektach bu-dowlanych,
·norma N-SEP-E-002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Insta-lacje elektryczne w budynkach mieszkalnych. Podstawy planowania.
W „Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuo-wanie” w części dotyczącej instalacji elektrycznej podaje się m.in. następujące wy-magania:
§ 183. 1. W instalacjach elektrycznych należy stosować:·złącza instalacji elektrycznej budynku, umożliwiające odłączenie od sieci zasi-
lającej i usytuowane w miejscu dostępnym dla dozoru i obsługi oraz zabez-pieczone przed uszkodzeniami, wpływami atmosferycznymi, a także ingerencją osób niepowołanych,
·oddzielny przewód ochronny i neutralny, w obwodach rozdzielczych i odbior-czych,
·urządzenia ochronne różnicowoprądowe lub odpowiednie do rodzaju i przez-naczenia budynku bądź jego części, inne środki ochrony przeciwporażeniowej,
4
Instalacje elektryczne
·wyłączniki nadprądowe w obwodach odbiorczych,·zasadę selektywności (wybiórczości) zabezpieczeń,·przeciwpożarowe wyłączniki prądu,·połączenia wyrównawcze główne i miejscowe, łączące przewody ochronne
z częściami przewodzącymi innych instalacji i konstrukcji budynku,·zasadę prowadzenia tras przewodów elektrycznych w liniach prostych, równo-
ległych do krawędzi ścian i stropów,·przewody elektryczne z żyłami wykonanymi wyłącznie z miedzi, jeżeli ich
2przekrój nie przekracza 10 mm ,·urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej.Instalacje elektryczne w budynkach wybudowanych do roku 1990 zostały zreali-
zowane przy następujących ustaleniach wynikających z wymogów ustalonych w Prze-pisach Budowy Urządzeń Elektrycznych:
·moc zapotrzebowana przyjmowana na jedno mieszkanie wieloizbowe wyno-siła:-500 W na izbę, lecz nie mniej niż 2 kW na mieszkanie w budynkach
wzniesionych przed rokiem 1977, -1 kW na izbę, lecz nie mniej niż 4 kW na mieszkanie w budynkach
*)wzniesionych w roku 1977 i później. ·powszechne stosowanie przewodów o żyłach aluminiowych,·niewielkie przekroje przewodów, wynoszące na ogół:
2-1,5 mm w obwodach oświetleniowych, a w niektórych mieszkaniach również w obwodach gniazd wtyczkowych,
-2,5 mm w obwodach gniazd wtyczkowych, w mieszkaniu projektowano tylko jeden taki obwód,
-w budynkach 11-kondygnacyjnych WLZ wykonane często przewodami 3×ADY10 + ADY6; po roku 1977 zwiększono przekroje WLZ, stosując przewody 4×ALY16 lub nawet w sporadycznych przypadkach 4×ALY25,
-w budynkach 5-kondygnacyjnych WLZ wykonane jest najczęściej prze-wodami 4×ADY10 lub 3×ADY10 + ADY6, rzadziej przewodami 4×DY6.
Instalacje elektryczne wykonane zgodnie z podanymi tu ustaleniami z trudem wykonywały swoje zadania już w chwili ich realizacji, pomimo bardzo skromnego wyposażenia ówczesnych mieszkań w urządzenia i sprzęt elektryczny. Obecnie suma mocy znamionowych urządzeń elektrycznych w wielu mieszkaniach wynosi 30 i wię-cej kilowatów. Praktycznie nigdy nie są one wszystkie jednocześnie włączone, a mimo to często dochodzi do przeciążeń i działania zabezpieczeń przeciążeniowych. Zaradni użytkownicy wymieniają wtedy wkładki bezpiecznikowe na większe lub je „watują”. Skutkuje to tym, że instalacje takie nie mają żadnych zabezpieczeń przeciążeniowych i przez to może dochodzić do ich przeciążeń, co powoduje z kolei szybkie zużywanie się instalacji, a niekiedy i pożary. Stan techniczny instalacji elektrycznych w więk-szości budynków wybudowanych do roku 1990 jest z reguły niezadowalający i insta-lacje te powinny być stopniowo modernizowane.
*)
2
*) w budynkach zgazyfikowanych
5
Instalacje elektryczne
Nr 160
2. Jakość energii elektrycznej i pewność zasilania
Jakość energii elektrycznej to zbiór warunków, które umożliwiają funkcjono-wanie urządzeń i systemów elektrycznych zgodnie z przeznaczeniem bez widocznej utraty cech funkcjonalnych i trwałości. Jakość energii elektrycznej jest charaktery-zowana wieloma parametrami, takimi jak: wartość napięcia znamionowego, zmianami i szybkimi zmianami napięcia, zapadami napięcia, zawartością wyższych harmonicz-nych w napięciu, niesymetrią napięcia, przepięciami o częstotliwości bliskiej przemysło-wej i udarowymi, krótkimi i długimi przerwami zasilania. Dopuszczalne odstępstwa od wartości znamionowych napięcia w odniesieniu do przeciętnych odbiorców określa norma PN-EN 50160.
Rys. 1. Graficzna ilustracja parametrów napięcia zasilającego
100%
+10%
-10%
Na
pię
cie z
asila
jące
UR
MS
Na
pię
cie
zna
mio
no
we
(de
kla
row
an
e)
Zm
ian
y n
ap
ięci
aza
sila
jące
go
Szy
bki
e zm
ian
yn
ap
ięci
a
Mig
ota
nie
świa
tła
Za
pa
d na
pię
cia
Prz
ep
ięci
a prz
ejś
cio
we
< ±
10
%p
rze
z 9
5%
tyg
od
nia
<±
5%
,a
kilk
ara
zy
Plt <
= 1
prz
ez 9
5%
tyg
od
nia
1%
U RMS <1%
UR
MS >
1%
i < 9
0 %
> 3 m i n
< 3
min
do
kilk
use
kun
d
od
1 m
s d
oki
lku
seku
nd
do w artościnapię ci a
pr z ew odow ego
do 6 kVK
rótk
a p
rze
rwa
w z
asi
lan
iu
Dłu
ga
prz
erw
aw
za
sila
niu
Prz
ep
ięci
a d
ory
wcz
eo
czę
sto
tliw
ośc
i sie
cio
we
j
ci
ąg
u d
nia
< ±
10
%w
U A
1,1 U A
0,9 U A
U
U n
zapad napięci a, Dt > 10 m s
krótkaprzerw a
w zas il aniuDt < 3 m in
t
z a k r e s d o p u s z c z a l n y c h z m i a n n a p i ę c i az a s i l a j ą c e g o , 9 5 % s p o ś r ó d 1 0 - m i n u t o w y c h
p r ó b e k t y g o d n i o w e g o p o m i a r u
6
Instalacje elektryczne
2.1. Potrzeba rezerwowego zasilania i klasyfikacja odbiorców z punktu widzenia nie-zawodności zasilania
Rezerwowe zasilanie odbiorców nabiera coraz większego znaczenia w eksploa-tacji urządzeń i instalacji elektrycznych, co jest spowodowane głównie przez:
a) wymóg ciągłości zasilania wielu urządzeń elektrycznych, warunkujący bez-pieczeństwo ludzi oraz poprawną pracę urządzeń i poprawny przebieg procesu technologicznego,
b) wysokie koszty przerw produkcyjnych.Właściwa ocena potrzeb w zakresie rezerwowego zasilania wymaga rozpoznania
potrzeb w tym zakresie, co jest związane z odpowiednią klasyfikacją odbiorców. W literaturze można wyróżnić dwie odrębne grupy odbiorców z punktu widzenia niezawodności zasilania:
·odbiorcy przemysłowi,·odbiorcy komunalni, czyli zasilani z publicznych sieci rozdzielczych, zwykle
na napięciu nie wyższym od 1 kV.
Odbiorcy zasilani z publicznych sieci rozdzielczych, nazywani powszechnie od-biorcami komunalnymi, to oprócz budynków mieszkalnych większość budynków i obiektów użyteczności publicznej, takich jak szpitale, banki, urzędy administracji państwowej i samorządowej, kina, teatry, obiekty sakralne, stadiony sportowe, dworce kolejowe i lotnicze, obiekty handlowe. W dotychczasowej literaturze krajowej w za-sadzie brak było jednoznacznej klasyfikacji tej grupy odbiorców w zależności od wy-maganej pewności zasilania. W tabeli 1 zamieszczono taki podział, ustalony częściowo w oparciu o dane podawane w literaturze europejskiej.
Tabela 1. Podział odbiorców ze względu na niezawodność zasilania
Kat
egor
ie o
db
iorc
ów e
ner
gii
elek
tryc
znej
w
zale
żnoś
ci o
d s
top
nia
nie
zaw
odn
ości
zas
ilan
ia
Dopuszczalne stosunkowo długie przerwy w zasilaniu, rzędu wielu minut.
Zasilanie pojedynczą linią promieniową z sieci elek-troenergetycznej.Brak wymogu zasilania re-zerwowego.
Domy jednorodzinne na te-renach wiejskich i w rzad-kiej zabudowie miejskiej, nieduże bloki mieszkalne.
Przerwy w zasilaniu nie po-winny przekraczać kilku dziesiątek sekund.
Agregat prądotwórczy.Oświetlenie awaryjne.
Wysokie budynki mieszkalne.
Przerwy w zasilaniu nie po-winny przekraczać 1 sekun-dy.
Dwie niezależne linie za-silające z systemu elektro-energetycznego i system za-silania rezerwowego z pełną automatyką sterowania za-silania rezerwowego.
Duże hotele, szpitale, stacje radiowe i telewizyjne, dwor-ce kolejowe i porty lotnicze.
Zasilanie bezprzerwowe.Niedopuszczalna jest przer-wa w zasilaniu wybranych urządzeń.
Zasilanie bezprzerwowe ze źródła rezerwowego.Agregat prądotwórczy przy-stosowany do długotrwałe-go zasilania.
Wybrane odbiory w obiek-tach wymienionych w kate-gorii III, np. sale operacyjne szpitali, systemy kompute-rowe banków, giełdy.
Kategoria Wymaganiadotycząceniezawodności
Możliwerozwiązanie
Przykładowiodbiorcy
I – podstawowa
II – średnia
III – wysoka
IV – najwyższa
7
Instalacje elektryczne
Nr 160
2.2. Metody i środki poprawy niezawodności zasilania
Do istotnych parametrów urządzeń zasilania rezerwowego zalicza się:·moc źródła i maksymalny czas, w jakim jest ono zdolne dostarczać energię,·czas przełączenia, czyli czas upływający od chwili zaniku napięcia na źródle
zasilania podstawowego do chwili zasilenia odbiorów ze źródła rezerwowego,·sprawność,Do powszechnie spotykanych źródeł konwencjonalnych zalicza się (tablica 3):a) rezerwową linię zasilającą,b) agregaty prądotwórcze,c) układy bezprzerwowego zasilania (UPS ),d) baterie akumulatorów.
Tabela 2. Najczęściej stosowane źródła zasilania rezerwowego i ich podstawowe właściwości
rezerwowa, niezależna linia zasilająca z sieci elektroenergetycznej
nieograniczony
Rodzaj metody/urządzenia Zasób mocy Czas przełączenia Koszt instalacji
średni do wysokiego
od pojedynczych milisekund do kilkunastu sekund
bardzo wysoki
agregat prądotwórczy praktycznie nieograniczony
od bezprzerwowegodo kilku minut
średni do wysokiego
niskibaterie akumulatorów średni, zwykle 3-6 h od bezprzerwowegodo pojedynczych sekund
układy zasiania bezprzerwowego (UPS)
średni, zwykle 3-6 h od bezprzerwowegodo ułamków sekund
Przełączenie zasilania z linii podstawowej na rezerwową wymaga krótkiego czasu, zwykle rzędu pojedynczych sekund, niezbędnego na dokonanie czynności łączeniowych. Tam, gdzie taka przerwa w zasilaniu nie jest dopuszczalna, przełącze-nie realizowane jest przez specjalne elektroniczne układy przełączające STS, które umożliwiają niemal bezprzerwowe przełączenie zasilania na linię rezerwową.
Tabela 3. Porównanie podstawowych właściwości urządzeń rezerwowego zasilania
rezerwowa, niezależna linia zasilająca z sieci elektroenergetycznej
nieograniczony
Rodzaj metody/urządzenia Zasób mocy Czas przełączenia Koszt instalacji
średni do wysokiego
od pojedynczych milisekund do kilkunastu sekund
bardzo wysoki
agregat prądotwórczy praktycznie nieograniczony
od bezprzerwowegodo kilku minut
średni do wysokiego
niskibaterie akumulatorów średni od bezprzerwowegodo pojedynczych sekund
układy zasiania bezprzerwowego (UPS)
średni od bezprzerwowegodo ułamków sekund
Agregaty prądotwórcze mogą posiadać różne rozwiązania, oznaczone w artykule umownie jako grupa I i grupa II.
8
Instalacje elektryczne
Grupa I to agregaty, których uruchomienie następuje w chwili wystąpienia awarii (rys. 2a, b). Czas przełączenia ma w tym rozwiązaniu znaczne wartości i jest równy czasowi upływającemu od chwili wystąpienia przerwy w zasilaniu do chwili osiąg-nięcia przez generator pełnej gotowości do obciążenia. W najprostszym rozwiązaniu agregaty są załączane ręcznie.
Grupa II to agregaty o znacznie krótszych czasach przełączania: od ok. 2 s (rys. 2c) do przełączenia bezprzerwowego (rys. 2d). Układy te są wyposażone w koła zamachowe o znacznej masie, połączone z jednej strony na stałe z wirnikiem gene-ratora, a z drugiej strony ze sprzęgłem elektromagnetycznym oddzielającym je od sil-nika. W normalnych warunkach zasilania generator i koło zamachowe są stale na-pędzane.
Rys. 2. Graficzna ilustracja różnych rozwiązań agregatów prądotwórczych;1 – silnik spalinowy z rozrusznikiem, 2 – sprzęgło, 3 – generator, 4 – rozdzielnica,5 – koło zamachowe, 6 – silnik elektryczny do napędu generatora i koła zamachowego
odbiory
Zasilanie podstawowe z siecielektroenergetycznej
1
2 3
a)
odbiory
Zasilanie podstawowez sieci elektroenergetycznej
b)
4
c)
odbiory
Zasilanie podstawowez sieci elektroenergetycznej
5
6
odbiory
Zasilanie podstawowez sieci elektroenergetycznej
5
d)
6
9
Instalacje elektryczne
Nr 160
2.3. Układy zasilania bezprzerwowego (UPS)
Układy UPS są obecnie powszechnie stosowane jako źródła zasilania rezerwo-wego przede wszystkim tam, gdzie czas przełączania powinien być bardzo krótki bądź zerowy. Statyczne układy UPS są obecnie produkowane w szerokim zakresie mocy znamionowych od 200 VA do 50 kVA (układy jednofazowe) i od 10 kVA do około 4000 kVA (układy trójfazowe). Chociaż podstawowym zadaniem UPS jest rezerwo-we zasilanie, niektóre z tych układów są również stosowane do lokalnej poprawy jakości energii elektrycznej. Sprawność układów UPS jest bardzo wysoka i zawiera się w zakresie od ok. 91% do ok. 97%.
Podstawowa klasyfikacja układów UPS rozróżnia trzy klasy :a) układy VFD (output Voltage and Frequency Dependent from mains supply),
w których zarówno napięcie wyjściowe, jak i częstotliwość są zależne od napięcia zasilającego,
b) układy VI (output Voltage Independent), w których wartość napięcia wyjścio-wego jest zależna od parametrów napięcia zasilającego,
c) układy VFI (output Voltage and Frequency Independent), w których wartość i częstotliwość napięcia wyjściowego są niezależne od parametrów napięcia zasilającego.
Tabela 4. Podstawowe właściwości znormalizowanych klas układów UPS
Klasyfikacjawg EN 50091-3
VFD VI VFI
Układy UPS z bierną rezerwą
Układy UPS do pracy w układzie sieci
o działaniu zwrotnym
Układy UPS z podwójnym
przetwarzaniem
Koszt niski średni wysoki
Regulacja napięcia brak ograniczona tak
Regulacja częstotliwości brak brak tak
Czas przełączenia krótki zero zero
Rys. 3. Schemat blokowy ilustrują-cy budowę i zasadę działania układu UPS z bierną rezerwą (VFD);S – łącznik, B – bateria akumulatorów,1 – tryb pracy w normalnych warunkach zasilania,2 – ładowanie baterii akumulatorów w normalnych warunkach pracy,3 – tryb zasilania rezerwowego
Sieć
Odbio
ry
S
1
B
2 3
10
Instalacje elektryczne
Ogólna topologia UPS z podwójnym przetwarzaniem jest przedstawiona na rys. 4. Podwójna konwersja polega na zamianie prądu pobieranego z sieci zasilającej na prąd stały, po czym przekształcenie go ponownie na prąd przemienny i zasilenie odbior-nika. Zaletami układów z podwójnym przetwarzaniem są: separacja odbiorów od sieci zasilającej, dogodna możliwość regulacji napięcia, możliwość regulacji częstotliwoś-ci (o ile to pożądane) oraz zerowy czas przełączenia.
Rys. 4. Schemat ideowy układu UPS pracującego w układzie sieci o działaniu zwrotnym (VI);TR – transformator, P – falownik/prostownik, B – bateria akumula-torów; 1 – droga zasilania odbiorów z sieci w normalnych warun-kach zasilania, 2 – droga ładowania baterii akumulatorów, 3 – dro-ga zasilania rezerwowego oraz interaktywnej poprawy wartości napięcia sieci w warunkach pracy normalnej
Siećzasilająca
Odbiory
1
Po
łącz
en
ieo
be
jści
ow
e
2 2
33
B
Tr P
Rys. 5. Podstawowa struktura układu UPS z podwójnym przetwarzaniem
S
Sieć
Odbi
ory
B
F
Połączenie obejściowe (by-pass)
pa
ss)
by-
)
P r z e k a ź n i ks a m o c z y n n e g o
z a łą c z e n iar e z e r w y ( S Z R )
U k ła d k o n t r o l in a p ię ć
w e j ś c i o w y ch
O d b io r yk a t e g o r i i I
O d b io r yk a t e g o r i i I I
EGS
BCB
RCB
B R
S1 S2
BCB
RCB
U B U R
UB
U R
EGS
0101010101 t 1
t 2
tG1
t3
t4
tG2
t
11
Instalacje elektryczne
Nr 160
3. Kryteria doboru przewodów i ich zabezpieczeń przetężeniowych
O doborze i wymiarowaniu przewodów decydują:·Warunki związane głównie ze środowiskiem wyznaczają one wymagany typ
przewodu lub kabla i sposób ochrony przed szkodliwymi oddziaływaniami śro-dowiska, warunki techniczne zaś ustalają napięcie znamionowe i przekroje przewodów.
·Kolejność postępowania przy wyznaczaniu przekrojów przewodów jest zaz-wyczaj następująca:-wyznacza się przekrój ze względu na obciążalność prądową długotrwałą,-sprawdza się, czy dobrany przekrój jest wystarczający ze względów mecha-
nicznych,-sprawdza się, czy spadki napięcia nie będą większe niż wartości graniczne
dopuszczalne,
Rys. 6. Schemat blokowy układu samoczynnego załączenia rezerwowego zasilania niskiego napięcia z niezależnej linii zasilającej wraz z diagramem czasowym jego działania; B – źródło zasilania podstawowego, R – źródło zasilania rezerwowego, BCB, RCB – wyłączniki, odpo-wiednio podstawowego i rezerwowego źródła zasilania, S1, S2 – łączniki załączające od-powiednio odbiory o wyższej i niższej kategorii zasilania, EGS – agregat prądotwórczy, UB, UR – zmierzone wartości napięć, odpowiednio źródła podstawowego i rezerwowego; diagram ilu-struje cykl pracy w sytuacji wyłączenia zasilania podstawowego i w chwili powrotu tego za-silania
12
Instalacje elektryczne
-sprawdza się, czy dobrane przekroje przewodów są wystarczające ze wzglę-du na cieplne działanie prądów przeciążeniowych.
Warunkiem niezbędnym, chociaż nie w każdych warunkach wystarczającym, jest, aby obciążalność prądowa długotrwała przewodów była nie mniejsza od prą-du obciążenia:
I ≥ I (1)z B
Tabela 5. Obciążalność prądowa długotrwała I przewodów o izolacji PVC ułożonych w różny Z
sposób według normy niemieckiej DIN VDE 0298-4 oraz zalecane (największe) prądy znamionowe bezpieczników I jako zabezpieczeń przetężeniowych; obliczeniowa temperatura NF
otoczenia υ = 25 °C0
13
Instalacje elektryczne
Nr 160
Prąd obciążenia z uwzględnieniem wyższych harmonicznych można obliczyć przy pomocy współczynników korekcyjnych.
Jeżeli prądy trzeciej harmonicznej I = (0,15-0,33)·I , to należy skorygować war3f
tość prądu obciążenia przez wprowadzenie współczynnika k = 0,86
i na tę wartość prądu należy dobrać przewody (I > I ).z Bk
Przy udziale trzeciej harmonicznej prądu zakresie (0,33-0,45)· , dobór prze-B
wodów dokonuje się na podstawie wartości prądu w przewodzie neutralnym = 3·
a skorygowane obciążenie
Jeżeli natomiast wartość trzeciej harmonicznej prądu > 0,45· , to prąd w przewodzie N wynosi = 3 i dla tej wartości prądu należy wyznaczyć wymaganą obciążalność przewodów ( > )
Ochronę przetężeniową przewodów wykonuje się przez zastosowanie bezpiecz-ników lub łączników z odpowiednimi wyzwalaczami lub przekaźnikami. Ochronę przetężeniową uważa się za skuteczną, jeżeli są spełnione warunki:
≤ I 1,452
-B
3f
I = I / k = 1,16I (2)Bk B 3f B
I I3f
I I ,N 3f
I = I / k = I / 0,86. (3)Bk N 3f N
I I3f B
I IN 3f
I I .z N
I I ≤IB N z
≤ Iz
Rys 7. Wartości obliczeniowych mocy szczytowych i prądy znamionowe wkładek bez-piecznikowych I wewnętrznych linii zasilających budynków o liczbie mieszkań n bez ogrze-NF
wania elektrycznego.krzywa A – dla mieszkań nie posiadających zaopatrzenia w ciepłą wodę z zewnętrznej, centralnej sieci grzewczej,krzywa B – dla mieszkań posiadających zaopatrzenie w ciepłą wodę z zewnętrznej, centralnej sieci grzewczej,krzywa C – dla mieszkań o obniżonym standardzie.*) – zalecany minimalny prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej zabezpieczenia przed-licznikowego i wewnętrznej linii zasilającej, ze względu na selektywność działania zabezpie-czeń nadprądowych
(4)
14
Instalacje elektryczne
w których:– prąd obliczeniowy lub prąd znamionowy odbiornika, jeżeli z danego obwodu
jest zasilany tylko jeden odbiornik,– prąd znamionowy lub prąd nastawienia urządzenia zabezpieczającego,– prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego. Jako prąd zadziałania bez-
pieczników można przyjmować wartości prądów probierczych górnych .
IB
IN
I2
If
Rys. 8. Relacja między różnymi prądami w obwodach zabezpieczonych przed skutkami prze-ciążeń. S – przekrój przewodów, F – bezpiecznik, PT (WT) – przekaźnik lub wyzwalacz prze-ciążeniowy.
W przypadku bezpiecznika:
1,6 < 1,45
skąd otrzymuje się zależność
< 0,9
I IN z
I I (5)N z
4. Spadki napięć w instalacjach: dopuszczalnych (rys. 9.) i zalecanych (tabela 6.)
Tabela 6. Zalecane spadki napięć w liniach elek-troenergetycznych
1234
< 100100 < S <250250 < S < 400
< 400
0,51,0
1,251,50
Lp. Moc przesyłana linią wlzw kVA
ΔU w %lzd
Rys. 9. Graniczne dopuszczalne spadki napięcia w instalacji elektrycznej w budynku mieszkal-nym wg [1, 11]; ΔU – dopuszczalny spadek na-lzd
pięcia w linii zasilającej wlz
Instalacje elektryczne
15Nr 160
5. Zabezpieczenia przewodów przed cieplnymi skutkami przetężeń i zwarć
Maksymalny czas trwania zwarcia:
2s – przekrój przewodu, mm ;k – współczynnik zależny od właściwości materiałów przewodowych i izolacyj-
nych
Tabela 7. Wartości współczynnika k dla różnych rodzajów przewodów
2
úû
ùêë
é=
I
sktkm
(6)
Wartość współczynnika k1/2 2[As /mm ]
Rodzaj przewodu
Przewody o izolacji z gumy powszechnego użytku, z butyle-nu, z polietylenu usieciowanego lub z gumy etylenowo-pro-pylenowej:
– z żyłami miedzianymi– z żyłami aluminiowymi
135 87
Przewody o izolacji z PVC:
– z żyłami miedzianymi– z żyłami aluminiowymi
115 74
Przekrój przewodu nie powinien być mniejszy od minimalnego s wyliczonego min
z zależności:
ktIs kk /min = (7)
6. Selektywność działania zabezpieczeń przetężeniowych
Selektywność jest zachowana, jeżeli całka Joule’a przedłukowa zabezpieczenia dalszego od miejsca zwarcia jest większa od całki Joule’a wyłączenia zabezpieczenia bliższego od miejsca zwarcia (tabela 8).
Zabezpieczenie przewodów przed skutkami zwarć: całka Joule'a òk
0
2
t
t
k dti
Tabela 8. Dopuszczalne wartości energii 2A = k ·s , jaka może być skumulowana K
w przewodzie miedzianym o izolacji z PVC i przekroju s w czasie trwania zwarcia t .
2
K
Tabela 9. Wartości przedłukowe (A ) oraz pr
wyłączania (A ) bezpieczników typu gL.w
Przekrój s [mm ]2 2Energia A [A s]K
13 20029 80082 700
212 000476 000
1 320 000
1016202535506380
100
78,4291640
1 2103 0305 7509 000
13 70021 200
6401 2102 5004 0006 750
13 70021 20036 00064 000
Prąd wkładki bez-piecznikowej [A] przedłukowej Apr wyłączania Aw
òdti2Wartości2[A s]
11,52,54610
WK AA > ò=w
0
2K
t
dtiA
òdti2
16
Instalacje elektryczne
Aby zachować selektywność działania bezpieczników powinny one różnić się co najmniej o dwa stopnie.
Rys. 10. Szkice układów połączeń i charakterystyki czasowo-prądowe zabezpieczeń przetęże-niowych, przy których są spełnione wymagania dotyczące selektywności działania:l – wartości prądów zwarciowych,k
I , I – prądy zadziałania wyzwalaczy zwarciowych bezzwłocznych (l ) i z krótką zwłoką wb wz wb
czasową (l )wz
Znacznie trudniejsze są warunki zachowania selektywności działania zabezpie-czeń, jeżeli w obwodach odbiorczych są wyłączniki, a kolejne zabezpieczenie sta-nowią bezpieczniki.
Nawet przy umiarkowanych wartościach prądów zwarciowych, przy wyłączni-kach 16 A bezpieczniki powinny być nie mniejsze niż 63 A.
Największe wartości prądów zwarciowych, przy których spełnione są jeszcze wa-runki selektywnego działania zabezpieczeń zwarciowych w układzie bezpiecznik – wyłącznik instalacyjny typu S190B podano w tabeli 10.
17
Instalacje elektryczne
Nr 160
Tabeli 10. Selekcja w układzie bezpiecznik – wyłącznik instalacyjny typu S190B
Rys. 11. Przebiegi prądu zwarciowego i wartości całki Joule’a w wyłącznikach 16 A różnych klas (1-3) oraz wyłącznikach N-LS firmy Siemens o charakterystyce typu B przerywających prąd zwarciowy IK
I w ANwI w ANF
Układ połączeń25 35 50 63 80 100 125 160
6
10
13
16
20
25
32
40
50
63
1,0
0,78
0,74
0,68
0,65
1,7
1,4
1,4
1,4
1,28
1,23
3,0
2,7
2,2
2,1
1,9
1,84
2,2
3,5
3,3
3,1
3,1
2,9
2,9
2,85
2,7
6
6
5,5
4,5
3,8
3,2
2,8
2,4
6
6
6
6
6
6
5
4
4
4
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6Prąd zwarcia w kA
I – prąd znamionowy ciągły wyłącznikaNWI – prąd znamionowy bezpiecznika; wg PN-87/E93100/01, charakterystyka gGNF
18
Instalacje elektryczne
7. Zalecane wyposażenie instalacji elektrycznych w mieszkaniach
Tabela 11. Zalecana minimalna liczba obwodów gniazd wtyczkowych ogólnego przeznaczenia i obwodów oświetleniowych w obwodach odbiorczych mieszkaniowych w zależności od powierz-chni mieszkania
Rys. 12. Pożądane charakterystyki czasowo-prądowe wyzwalaczy nadprądowych wyłączników w sieci rozdzielczej promieniowej wielostopniowej
2Powierzchnia mieszkania w mZalecana, minimalna liczba obwodów gniazd wtyczkowych
ogólnego przeznaczenia i oświetlenia
do 50 2
od 50 do 75 3
od 75 do 100 4
od 100 do 125 5
powyżej 125 6
Tabela 12. Zalecane wyposażenie instalacji mieszkaniowej w zależności od pożądanego stan-dardu mieszkania
Wyszczególnienie izby mieszkalnej
Kategoria I Kategoria II Kategoria III
liczbagniazd
wtyczko-wych
liczbagniazd
wtyczko-wych
liczbagniazd
wtyczko-wych
liczbapunktówoświetle-niowych
liczbapunktówoświetle-niowych
liczbapunktówoświetle-niowych
Sypialnia / pokój dzienny2≤ 12 m2≤ 20 m2> 20 m
345
112
579
223
7911
334
Nisza kuchennaKuchnia
4 1 7 2 9 3
57
22
79
23
811
23
Pracownia
Łazienka 3 2 4 3 5 3
19
Instalacje elektryczne
Nr 160
Wyszczególnienie izby mieszkalnej
Kategoria I Kategoria II Kategoria III
liczbagniazd
wtyczko-wych
liczbagniazd
wtyczko-wych
liczbagniazd
wtyczko-wych
liczbapunktówoświetle-niowych
liczbapunktówoświetle-niowych
liczbapunktówoświetle-niowych
1 1 2 1 2 2WC
Przedpokój o długości:
≤ 2,5 m> 2,5 m
11
11
12
22
13
33
Balkon, loggia o szerokości:
≤ 3 m> 3 m
11
11
12
11
23
12
1 1 2 1 2 1Piwnica, przyziemie
Pokój zainteresowań(hobby) 3 1 5 2 7 2
Łączna liczba obwodów:kuchenka elektryczna
zmywarkapralka
suszarka bieliznypodgrzewacz wody
piekarnikinne
11111––
1111211
1111212
Źródło: Markiewicz H., Referat na seminarium Oddziału Gliwickiego SEP, 2011 r. (do druku w Miesięczniku INPE przygotował T. Malinowski).
Rys. 13. Przykład wykonania tablicy roz-dzielczej i obwodów odbiorczych w domku jednorodzinnym lub w mieszkaniu wielo-izbowym, spełniających współczesne wy-magania techniczne1 – wyłącznik różnicowoprądowy,2 – wyłącznik instalacyjny jednobiegu-
nowy 16 A,3 – wyłącznik instalacyjny trójbieguno-
wy B 25 A: instalację należy wyko-nać przewodami miedzianymi o prze-
2kroju 1,5 mm , z wyjątkiem obwodu kuchenki elektrycznej