OBCIĄŻALNOŚĆ PRĄDOWA KABLI UŁOŻONYCH W ZIEMI

Transkrypt

1 Franciszek LESIAK Oddział Krakowski SEP OBCIĄŻALNOŚĆ PRĄDOWA KABLI UŁOŻONYCH W ZIEMI 1. Wstęp Wprowadzona w maju 2011 norma zharmonizowana PN-HD Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Oprzewodowanie stanowiąca kontynuację normy PN-IEC wymaga komentarza, ponieważ do tej pory stanowi przedmiot dyskusji i rozważań wynikającej z rozbieżności obciążeń kabli i przewodów podawanych w różnych źródłach, które czasem są nawet dwukrotnie mniejsze niż wartości podawane poprzednio w PBUE zgodnie z zarządzeniem Ministra Górnictwa i Energetyki z r. Przykładowo obciążalności kabla miedzianego o przekroju 3x240 mm 2 wg.pbue wynosiła 535 A, a podane w tablicach nowej normy wynosi 375 A. W artykule przedstawiono bardziej szczegółowe spojrzenie na te zagadnienia. 2. Stan według aktów prawnych Wartości obciążalności przewodów i kabli określały kolejno wprowadzane, zgodne z normami IEC, następujące normy: PN-IEC Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów. Kwiecień 2001, PN-IEC :2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Oprzewodowanie. Styczeń 2002, PN-HD Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego - Oprzewodowanie. Maj Najpierw określmy zakres stosowania powyższych norm. Zgodnie z normą PN-IEC część 1 - Zakres, przedmiot i wymagania podstawowe, punkt 11.4 stanowi, że norma nie dotyczy: rozdziału energii elektrycznej do obiektów publicznych, wytwarzania energii elektrycznej i jej przesyłu. Powyższe ogranicza obszar stosowania tych norm. 3. Parametry wpływające na obciążalność kabli w ziemi Norma PN-HD z maja 2011 określa dwie metody układania kabli w ziemi: Metoda referencyjna Dl - kable układane w osłonie, Metoda referencyjna D2 - kable układane bezpośrednio w ziemi. Nr

2 Dane dotyczące obciążalności kabli dla kabli w izolacji PCV podane są w tabeli B52.4, a dla kabli w izolacji XLPE w tabeli B52.5. Przy czym podane w tych tabelach ww. norm wartości obciążalności kabli dotyczą gruntów o rezystancji cieplnej 2,5 Km/W, gdy tymczasem w PBUE obciążalność kabli podawana była dla rezystancji cieplnej gruntu 1,2 Km/W Szacunkowo można przyjąć że w Polsce przeciętna wartość rezystancji cieplnej gruntów zawiera się w przedziale 1,2-1,5 Km/W Niektórzy producenci kabli podają nawet 1,0 Km/W Dokładne określenie rezystancji wymaga znajomości rodzaju gruntu oraz zawartości w nim wody. Do podanych w tabelach norm wielkości należy wprowadzić odpowiednie współczynniki korekcyjne uwzględniające: rezystancję cieplną gruntu, temperaturę oraz wiązkę kabli ułożonych w ziemi Współczynnik rezystancji cieplnej gruntu (podany jest w normie PN-HD w tab ) W zależności od rezystancji cieplnej gruntu, wartości obciążalności kabli należy pomnożyć przez odpowiednie współczynniki korygujące. Orientacyjnie w zależności od składu gruntu rezystancja cieplna wynosi: kabel zanurzony w wodzie 0,45 Km/W, bardzo mokry piasek 0,5 Km/W, mokry piasek lub glina 0,7 Km/W, normalny piasek lub glina 0,85 Km/ W, suchy piasek lub glina 1 Km/W, bardzo suchy piasek, glina lub popiół 1,2-1,5 Km/W, bardzo suchy piasek lub popiół 2-3 Km/W, 0,1 0,2 0,3 Objętościowa zawartość wody Rys. 1. Przewodność cieplna gruntu w zależności od zawartości wody (wg materiałów firmy SOLISsp.zo.o.fóJ) 32 kipę

3 przy czym decydująca tu jest gęstość i zawartość wody w gruncie, powodująca, że w zależności od zawilgocenia rezystancja cieplna tego samego gruntu może się zmieniać nawet pięciokrotnie. Norma nie uwzględnia również rezystancji cieplnej zasypki kabla i osłony. Projektant praktycznie nie ma możliwości określenia rezystancji cieplnej gruntu, dlatego pewną pomocą może być poniższa tabela określająca przewodność cieplną gruntu w zależności od zawartości wody w gruncie Współczynnik korygujący ze względu na temperaturę gruntu (wg tab. B52.15) Temperatura gruntu [ C] Izolacja kabla PCV Izolacja kabla XLPE ,1 1,05 1,07 1, ,95 0,89 0,96 0, Współczynnik korygujący ze względu na wiązkę kabli ułożonych w osłonie w ziemi dla metody ułożenia Dl (wg tab. B52.19) Liczba kabli Kable w osłonie przylegającej 0,85 0,75 0,7 Dla odstępu miedzy osłonami 0, 25 m 0,9 0,85 0, Współczynnik korygujący ze względu na wiązkę kabli ułożonych w ziemi dla metody ułożenia D2 (wg.tab. B52.18) Liczba kabli Kable przylegające Dla odstępu miedzy kablami 0,125 m Dla odstępu między kablami 0,25 m ,75 0,65 0,6 0,85 0,75 0,7 0,9 0,8 0,75 4. Skorygowane tabele obciążalności kabli ułożonych w ziemi W celu ułatwienia doboru kabli poniżej załączono tabele określające obciążalność pojedynczych kabli w zależności od rezystancji cieplnej gruntu dla metod ułożenia Dl i D2 przy następujących założeniach: temperatura gruntu 20 C, kabel ułożony na głębokości 0,8 m, obciążone 3 żyły. Nr

4 Tablica 1. Obciążalność prądowa kabli; miedź, izolacja PCV, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda Dl (temperatura przewodnika 70 C, temperatura powietrza fe 05 ^ 2 m s - ~S u W u o S 2 "a li M " o ^ 1, , Tablica 2. Obciążalność prądowa kabli; aluminium, izolacja PCV, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda Dl (temperatura przewodnika 70 C, temperatura powietrza sl m o o" ci co 2,5 18,5 18, , kipę

5 sl o" o" Tablica 3. Obciążalność prądowa kabli; miedź, izolacja XLPE, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda Dl (temperatura przewodnika 90 C, temperatura powietrza cf o" ci 1, , Tablica 4. Obciążalność prądowa kabli; aluminium, izolacja XLPE, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda Dl (temperatura przewodnika 90 C, temperatura powietrza Nr

6 "i cc> o o" ci Tablica 5. Obciążalność prądowa kabli; miedź, izolacja PCV, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda D2 (temperatura przewodnika 70 C, temperatura powietrza.a "a a 1 m fe X C X a - W u o * a - W u o -* i ii *2 fe X a - W u * ci "a li 1, , W co co -* kipę

7 Tablica 6. Obciążalność prądowa kabli; aluminium, izolacja PCV, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda D2 (temperatura przewodnika 70 C, temperatura powietrza.a "a a 1 o o" 2, Tablica 7. Obciążalność prądowa kabli; miedź, izolacja XLPE, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda D2 (temperatura przewodnika 90 C, temperatura powietrza "i ci sl m o o" ci 1, , Nr

8 Tablica 8. Obciążalność prądowa kabli; aluminium, izolacja XLPE, 3 żyły obciążone ułożone w osłonie w gruncie - metoda D2 (temperatura przewodnika 90 C, temperatura powietrza 2,5-10 o o" ci Podsumowanie Na podstawie dotychczasowych doświadczeń wydaje się, że wystarczającym jest dla warunków geologicznych występujących w Polsce przyjmowanie wartości rezystancji gruntu 1,2-1,5 Km/W. Wątpliwości musi jeszcze wzbudzać podawana w normach dokładność obciążenia prądowego kabli do 1 ampera, skoro podstawowy parametr jakim jest rezystancja cieplna gruntu praktycznie jest trudny do określenia, oraz to, czy wartości dopuszczalnego obciążenia kabli nie powinien określać producent kabli, a nie norma. 6. Literatura 1. PN-IEC Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów. Kwiecień 2001 r. 2. PN-IEC :2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Oprzewodowanie. Styczeń 2002 r. 3. PN-HD Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego - Oprzewodowanie. Maj 2011 r. 4. Musiał E.: Obciążalność cieplna przewodów i kabli. INPE nr 107, 2008 r. 5. Spyra F.: Wpływ czynników zewnętrznych na obciążalność kabli. Energetyka" nr 6/7, 2007 r. 6. Materiały firmowe firmy SOLIS sp. z o.o. 38 kipę