DOBÓR PRZEWODÓW W NSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH mgr iż. Julia Wiatr Przewody w sieciach i istalacjach eletryczych N dobiera się a astępujące warui: a) wytrzymałość mechaiczą, b) obciążalość długotrwałą, c) przeciążalość, d) spade apięcia, e) warui zwarciowe, f) samoczye wyłączeie dla celów ochroy przeciwporażeiowej. Dopuszczale ajmiejsze przeroje przewodów ze względu a wytrzymałość mechaiczą zostały przedstawioe w tabeli. Tabela : Najmiejsze przeroje przewodów wymagae ze względu a wytrzymałość mechaiczą wg. DN VDE 000: 00 Rodzaje przewodów sposób ułożeia Najmiejszy przerój żyły w [mm ] Przewody ułożoe a stałe, chroioe przed uszodzeiami Przewody umieszczoe a zewątrz pomieszczeń a izolatorach; odległość miedzy putami mocowaia: - do 0 m - do 40 m Przewody izolowae do połączeń w rozdzielicach o zastępczym prądzie obciążeia długotrwałego: - B,5 A; -,5 A < B 6 A; - B > 6 A Przewody do odbioriów ruchomych i przeośych o prądzie zamioowym : -,5 A < 0 A; - > 0 A. Przewody obwodu wtórego przeładia prądowego Przewody obwodu wtórego przeładia apięciowego Przewody sterowicze ułożoe a stałe w pomieszczeiach Przewody apowietrze a izolatorach przy rozpiętości 0 m a 45 m przęsła a Cu Al,5,5 ) 4 6 0,5 0,75,0 0,75,0 6 6 zabroioy zabroioy zabroioy zabroioy zabroioy,5 zabroioy,5 zabroioy 0,5 zabroioe a 0 m 4 6 < 6 6 a > 45 m 0 5 ) w budyach ieprzemysłowych przeroje żył przewodów alumiiowych ie powiy być miejsze iż 6 mm
Dobór przewodów a długotrwałą obciążalość i przeciążalość prądową Przy doborze przewodów a długotrwałą obciążalość i przeciążalość prądową pierwszym roiem jest obliczeie spodziewaego prądu obciążeia, tóry ależy wyzaczyć z poiższych wzorów w zależości od rodzaju obwodu: S P - dla obwodów jedofazowych: B U cos ϕ U (), - a obwodów trójfazowych: B S f 3 U P f 3 cosϕ U B obliczeiowy prąd obciążeia przewodu lub abla, w [A] U f apięcie fazowe, w [V] U apięcie międzyfazowe, w [V] cosϕ - współczyi mocy, w [-] S moc pozora obciążeia przewodu lub abla, w [VA] P moc czya obciążeia przewodu lub abla, w [W]. W odiesieiu do odbioriów ieliiowych współczyi mocy cos ϕ, przyjmoway dla odbioriów liiowych iezajduje uzasadieia. Moc pozorą zapotrzebowaą przez odbiori ieliiowy ależy oreślić wzorem: S + (), P + Q V (3) Moc czya przebiegu odształcoego jest sumą mocy czyych harmoiczych apięcia i prądu o tej samej częstotliwości, czyli: P U cosϕ Natomiast moc bierą przebiegu odształcoego obliczamy z powszechie aceptowalego wzoru: (5) Q U siϕ ϕ przesuięcie fazowe pomiędzy apięciem i prądem dla harmoiczej rzędu, siϕ cosϕ (4) lustrację graficzą mocy P,Q,V, S i S przedstawia rysue.
Rys. : Czworościa mocy dla uładu o odształcoych przebiegach apięcia i prądu [ 4 ] P moc czya, w [W]; Q moc biera, w [var]; S - moc pozora części liiowej obwodu w [VA]; S moc pozora obwodu ieliiowego, w [VA] ; V moc deformacji, [VA]; D moc dystorsji, defiiowaa jao D Q + V W obwodach ieliiowych współczyi mocy jest defiioway jao (patrz rysue )[4]: P P cosψ (7) S P + Q + D Prąd zamioowy urządzeia trójfazowego pobierającego prąd odształcoy ależy wyrazić poiższym wzorem: P (8) U cos Ψ 3 Przy obliczaiu spodziewaego prądu obciążeia w obwodach trójfazowych pomoca może być tabela.
Tabela : Zasady wyzaczaia prądu zamioowego odbioriów lub spodziewaego prądu obciążeia w obwodach zasilających wybraych odbioriów Odbiori Przyład Rysue Wzory Liiowy Oświetleie P (charater żarowe; grupa odbioriów t rezystacyjy) agrzewica 3 U cosϕśr oporowa eletrycze P grupa odbioriów jedo ogrzewaie U cosϕśr podłogowe lub P owecyje odbiori trójfazowy 3 U cosϕ Odbiori ieliiowy (oświetleie) Silii iducyje Geerator Lampy wyładowcze (rtęciowe, sodowe oraz fluoroscecyje ) U gdzie : cosϕ gdzie : as P P odbiori jedofazowy cosϕ P + P pojedycza oprawa U λ ( P + P ) 3 U ( 0,04...0, ) P P cosψ S cosψ 0,80 0,96 z ompesacją as as,05,5 cosψ cosψ 0,5 bez ompesacji trójfazowy : jedofazowy : U gdzie : 3 U η cosϕ cosϕ 0,75 0,90 gdzie : 3 U P cosϕ 0,80 η cosϕ P P η cosϕ grupa opraw Trasformator S Tr 3 U
Bateria odesatorów C gdzie : Q cosϕ 0 C 3 U poj Na podstawie obliczoego prądu obciążeia B, ależy dobrać zabezpieczeie przewodu o prądzie zamioowym, tórego wartość ze względu a wahaia apięcia zasilającego oraz asymetrię obciążeia poszczególych faz w obwodach trójfazowych powia spełiać astępujący warue:, 5 (9) B Taie postępowaie jest uzasadioe w przypadu urządzeń o iewielich prądach rozruchowych. W przypadu zasilaia odbioriów, tóre charateryzują duże prądy rozruchowe, obowiązują ie zasady doboru zabezpieczeń. Przy doborze prądu zamioowego zabezpieczeia projetowaego obwodu pomoca może być tabela 3. Tabela 3: Uproszczoe zasady oreślaia prądu zamioowego zabezpieczeń obwodów [8] Zasilae urządzeie Ogrzewacz, piec rezystacyjy, uchia Lampy wyładowcze z ompesacją rówoległą Sili iducyjy o rozruchu bezpośredim leim Sili iducyjy o rozruchu bezpośredim ciężim Sili iducyjy z rozrusziiem gwiazda-trójąt Sili iducyjy z uładem softstartu Jedoczłoowa bateria odesatorów Bezpieczi topiowy Prąd zamioowy władi topiowej Prąd zamioowy ciągły wyłączia Wyłączi adprądowy Prąd astawczy człou przeciążeiowego Krotość prądu zamioowego zasilaego urządzeia Prąd astawczy człou zwarciowego,0 -,,0 -, - -,5,5,0-9 -,6,5,30,30 0-4,6,5,0 -,5,0,0 0-4,9 3,5,0,5,0, 0-4,0 4,0,5,0, 0-4,5,8,50,35,50 0-4
Czło wieloczłoowej baterii odesatorów,7,,50,35,50 0-6 Na podstawie obliczoego prądu obciążeia B oraz dobraego zabezpieczeia o prądzie zamioowym, ależy wyzaczyć wymagaą miimalą długotrwałą obciążalość prądową przewodu z. Wyzaczeie prądu z ależy przeprowadzić wg. poiższych zależości: B Z,45 Z (0) prąd zamioowy lub prąd astawieia zabezpieczeia przewodu, w [A] Z wymagaa miimala długotrwała obciążalość prądowa przewodu, w [A] współczyi rotości prądu powodującego zadziałaie urządzeia zabezpieczającego w oreśloym umowym czasie, przyjmoway jao rówy: -,6 -, dla włade bezpiecziowych (tabela 4) -,45 dla wyłącziów adprądowych o charaterystyce B, C, D -, dla wyłącziów adprądowych seletywych -, dla przeaźiów termobimetaliczych Wyzaczoa z zależości wartość z staowi podstawę doboru oreśloego przewodu lub abla a podstawie atalogu producetów. Dobieray przewód musi spełić astępującą zależość: z p dd () dd - długotrwała obciążalość przewodu odczytaa z atalogu produceta, w [A] p współczyi poprawowy uwzględiający sposób ułożeia przewodu lub abla, w[-] Dopuszczala długotrwale wartość prądu obciążeia przewodów jest uzależioa od sposobu ich ułożeia, tóry ma decydujący wpływ a wymiaę ciepła z otoczeiem. terpretację graficzą zależości (0) przedstawia rysue. Rys. : Relacja pomiędzy prądami w obwodach zabezpieczoych od sutów przeciążeń
Tab.4: Wartości współczyia dla różych typów włade topiowych [9] przewodów. Typ władi Zares prądu zamioowego władi, w [A] gg 4 6 6 0 63 80-60 00 400 > 400 gl 4 6-0 6-5 3 63 80 60 00 400 400 Współczyi,,9,6,6,6,6,,9,75,6,6,6,6 am Wszystie wartości prądu 6,3 gtr Wszystie wartości mocy - Wszystie wartości prądu S 3 U gr 63 80 00 ar 63 80-00 00 5 50 35-630,5,6,6 - -,7 3,0 3,3 W tabeli 5 zostały przedstawioe ważiejsze sposoby uładaia przewodów oreśloe w zeszycie 53 ormy PN- EC 60364 [6]. Graficzą ilustrację podstawowych sposobów uładaia przewodów przedstawia tabela 6. Natomiast w tabelach 7 i 8 zostały przedstawioe długotrwałe dopuszczale obciążalości prądowe dla przewodów o izolacji polwiitowej powszechie stosowaych w istalacjach oraz współczyii poprawowe uwzględiające sposób uładaia wiąze
Tabela 5: ważiejsze sposoby uładaia przewodów oreśloe w zeszycie 53 ormy PN-EC 60364 [8]. Lp. Sposób uładaia przewodów Ozaczeia Przewody jedożyłowe w rurze w ściaie termoizolacyjej A A Przewód wielożyłowy w rurze w ściaie termoizolacyjej 3 Przewody jedożyłowe lub przewód wielożyłowy w ościeżicach 4 Przewód wielożyłowy w rurze w ściaie termoizolacyjej A 5 Przewody jedożyłowe w ściaie murowaej B B 6 Przewody jedożyłowe w rurze lub w listwie istalacyjej a ściaie drewiaej 7 Przewody jedożyłowe w rurze bezpośredio a ściaie drewiaej lub murowaej lub w odległości od ściay ie więszej iż 0,3 średicy zewętrzej rury istalacyjej 8 Przewody jedożyłowe w podwieszaej listwie 9 Przewody w aale istalacyjym o wymiarach ie miejszych od 5-rotej średicy przewodu oraz ie więszych od 50-rtotej średicy przewodu 0 Przewody jedożyłowe w rurze istalacyjej prowadzoej w aale o głęboości więszej iż 0-rota średica zewętrza rury istalacyjej Przewody jedożyłowe w orytu podłogowym w podłodze Przewody w podwójym suficie lub podłodze przy prześwicie ie miejszym od 5-rotej średicy przewodu oraz ie więszym od 50-rtotej średicy przewodu 3 Przewody wielożyłowe w rurze w ściaie murowaej B 4 Przewód wielożyłowy w rurze lub listwie istalacyjej a ściaie drewiaej 5 Przewód wielożyłowy w rurze bezpośredio a ściaie drewiaej lub murowaej lub w odległości ie więszej iż 0,3 średicy zewętrzej rury istalacyjej 6 Przewód wielożyłowy w podwieszaej listwie 7 Przewód w aale istalacyjym o głęboości (,5 5) średicy przewodu 8 Przewody jedożyłowe w rurze istalacyjej w aale o głęboości (,5 0) średicy zewętrzej rury 9 Przewód wielożyłowy w orytu podłogowym w podłodze 0 Przewody wielożyłowe w suficie podwójym lub podłodze przy prześwicie (,5 5) średicy zewętrzej przewodu Przewody a ściaie drewiaej w odległości miejszej iż 0,3 średicy zewętrzej C przewodu Przewody jedożyłowe lub wielożyłowe bezpośredio a suficie drewiaym 3 Przewody w orytu ieperforowaym w odległości ie miejszej iż 0,3 średicy zewętrzej przewodu 4 Kable uładae bezpośredio a ziemi D 5 Kabel wielożyłowy w rurze w ziemi 6 Przewód wielożyłowy w powietrzu w odległości od ściay ie miejszej iż 0,3 średicy zewętrzej przewodu 7 Przewody jedożyłowe lub wielożyłowe a lice ośej lub przewody samoośe 8 Przewody jedożyłowe w powietrzu styające się w odległości od ściay ie miejszej iż średica zewętrza przewodu 9 Przewody w orytu perforowaym lub drabice w odległości od ściay ie miejszej iż 0,3 średicy zewętrzej przewodu 30 Przewody jedożyłowe lub wielożyłowe zawieszoe a lice ośej lub przewody wielożyłowe samoośe 3 Przewody jedożyłowe w powietrzu ie styające się w odległości ie miejszej iż średica zewętrza przewodu 3 Przewody gołe lub izolowae zawieszoe a izolatorach E F G
Tabela 6:Sposoby uładaia przewodów abelowych oraz jedożyłowych przewodów izolowaych [8] Sposób A A B B uładaia Rysue Opis Sposób uładaia Rysue Jedożyłowe w rurach lub listwach W rurach lub listwach Bezpośredio a ściaie Jedożyłowe wielożyłowe Wielożyłowe W rurach lub listwach a ściaie, w ściaie lub w podłodze W ściaach termoizolacyjych C E F G Opis Jedożyłowe Wielożyłowe Wtyowe w Po wierzchu, a ściaie albo suficie z materiału o rezystywości cieplej ρ K*m/W, lub w orytach ablowych ieperforowaych (tz. o ściaie, suficie lub przestrzei istalacyjej powierzchi otworów < 30 % całowitej powierzchi oryta) Wielożyłowe Styające się Nie styające się Jedożyłowe Swobodie w powietrzu, a lice ośej, a drabice ablowej
Tabela 7: Obciążalość długotrwała Z [A] przewodów miedziaych o izolacji polwiitowej przy obliczeiowej temperaturze 5 0 C [8] ułożeie A A B B C E F G Liczba jedocześi 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 e obciążoych żył Przerój Dopuszczaly prąd obciążeia długotrwałego [A] [mm ],5 5, 5 4, 5 5, 5 4 8, 5 6, 5 7, 5 6 8, 5 3 9, 5 - - - - -,5 9 8, 5 9, 5 5 4 9 5 3 7 4 8 5 7 4 34 30 3 9 8 34 4 36 6 36 33 34 3 43 38 40 36 49 43 54 46 0 49 45 46 4 60 53 55 49 67 60 74 64 6 65 59 60 55 8 7 73 66 90 8 0 0 5 85 77 80 7 07 94 95 85 9 35 05 94 98 88 33 7 8 0 5 50 6 4 7 05 60 4 4 5 4 6 7 8 0 6 6 5 7 53 9 85 07 3 9 34 7 6 0 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 8 4 7 4 5 7 7 5 5 9 3 38 7 09 Tabela 8: Współczyii poprawowe obciążalości długotrwałej dla wiąze przewodów [8] Sposób uładaia Wiąza bezpośredio a ściaie lub podłodze albo w rurze lub orytu a ściaie lub w ściaie Pojedycza warstwa styających się ze sobą przewodów ułożoa a ściaie lub podłodze Pojedycza warstwa przewodów ułożoa a ściaie lub podłodze, odległość pomiędzy przewodami rówa ich średicy Liczba wielożyłowych przewodów lub abli albo liczba obwodów wyoaych przy użyciu jedożyłowych przewodów przy założeiu obciążeia prądem lub 3 przewodów 3 4 5 6 7 8 9 0 4 6 8 0 0,8 0,7 0,65 0,60 0,57 0,54 0,5 0,5 0,48 0,45 0,43 0,4 0,39 0,38 0,85 0,79 0,75 0,73 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,94 0,90 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Pojedycza warstwa 0,95 0,8 0,7 0,68 0,66 0,64 0,63 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Zamieszczoe w tabeli 7 wartości prądów Z zostały przeliczoe z wyorzystaiem wzorów zamieszczoych pod tabelą 9 a podstawie wartości zaczerpiętych z zeszytu 53 ormy PN-EC 60364. W ormie wartości prądów dotyczą temperatury otoczeia wyoszącej 30 0 C, tóra jest charaterystycza dla rajów śródziemomorsich.
styających się ze sobą przewodów ułożoa a suficie Pojedycza warstwa przewodów ułożoa a suficie, odległość pomiędzy przewodami rówa ich średicy 0,95 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 Uwaga Należy pamiętać, że dobór przewodów a długotrwałą obciążalość prądową i przeciążalość staowi jedą czyość projetową. Podae w zeszycie 53 ormy PN-EC 60364 wartości dopuszczalych obciążalości abli i przewodów ie obejmują przypadu obciążeia czwartej żyły. W celu szybiego przeliczeia dopuszczalej obciążalości prądowej dla czterech żył ależy podae w tabelach wartości długotrwałej obciążalości prądowej dla trzech żył pomożyć przez współczyi r 0,9. Wartość ta wyia z astępującego rozumowaia [8]: zn 3 z N () 3 z4 z3 3/ 4 z3 0,9 (3) N liczba przewodów roboczych zn - obciążalość długotrwała przewodu sładającego się z N przewodów roboczych z4 - obciążalość długotrwała przewodu sładającego się z 4 przewodów roboczych z3 - obciążalość długotrwała przewodu sładającego się z 3 przewodów roboczych - obciążalość długotrwała przewodu jedożyłowego z W ormie tej zostały oreśloe dopuszczale długotrwale obciążeia prądowe przewodów dla 0 temperatury τ 0 30 C, właściwej dla rajów śródziemomorsich. Obliczeiowe temperatury otoczeia τ0 dla waruów limatyczych występujących w Polsce, przedstawia Tabela 9. Obliczeiowa temperatura otoczeia [ τ 0 ] jest to ajwyższa temperatura powietrza otaczającego rozważae urządzeie eletrycze występująca stale lub oresowo, w ormalych waruach otoczeia. Zgodie z ormą EC 60876-3-/A:99 Electric cabels-calculatio of the curret ratig. Part 3-:Sectios o operatig coditios-referece operatig coditios ad selectio of cable type. Tabela 9: Obliczeiowa temperatura [ τ 0 ] w Polsce Rodzaj przewodu warui ich uładaia 0 Przewody w pomieszczeiach 5 Przewody izolowae ie arażoych a bezpośredie 5 w przestrzeiach asłoeczieie zewętrzych arażoych a bezpośredie 40 asłoeczieie τ [ C] 0
Kable uładae w ziemi w zależości od pory rou 0 (5;5) Zgodie z powyższym w zależości od dopuszczalej długotrwale temperatury przewodu, tóra jest charaterystycza dla daej izolacji, oreśloe w ormie PN-EC 60364-5-53 wartości dopuszczalych obciążalości prądowych przewodów powiy zostać przeliczoe 0 zgodie z poiższymi wzorami a wartość odpowiadająca temperaturze τ 0 5 C: z 5 z 30 τ τ dd dd 5 30 - przeliczeie wartości, z podaej w PN-EC 60364-5-53 a wartość w temperaturze 5 0 C. τdd τrz z 5 z 30 - przeliczeie wartości, z podaej w PN-EC 60364-5-53 a τ 30 dd wartość w temperaturze dowolej, ie więszej od temperatury τ dd. 0 Dla przyładu, przewód o izolacji polwiitowej ( τ 70 C ): 5 70 5 dd z5 z30 z30, 06 dd 30 70 30 τ τ z30 - dopuszczaly długotrwale prąd obciążeia przewodu przy temperaturze otoczeia τ 30 0 C, tórego wartość został odczytaa z zeszytu 53 ormy PN EC 60364. τdd - temperatura przewodu dopuszczala długotrwale (patrz tabela ), w [ 0 C ] τ - temperatura otoczeia przewodu w waruach odpowiadających waruom ormalej pracy( τ τ rz ),w [ C 0 ] Przyład Dobrać przewód do zasilaia iesymetryczego liiowego odbioria trójfazowego o mocy S5 VA. Przewód będzie uładay według sposobu A. a) Prąd obciążeia oraz zamioowy prąd zabezpieczeia oieczego dla zabezpieczeia przewodów zasilających te odbiori: S 5000 B,65 A 3 U 3 400,5 B,5,65 7,06 A Na tej podstawie ależy przyjąć zabezpieczeie bezpiecziiem topiowym WTN00gG3 b) wymagay przerój przewodu a długotrwałą obciążalość prądową i przeciążalość 3A B Z,6 3 Z 35,3A,45,45 Na podstawie tabeli 7 dla sposobu ułożeia A ależy przyjąć przewód 4 x DY 0 +LgYżo 0, tóry zostaie ułożoy w ieprzewodzącej rurze. Jego dopuszczaly długotrwale prąd obciążeia przy założeiu obciążeia czterech przewodów (fazowych oraz przewodu eutralego) wyosi z 4 0,9 z3 0,9 45 40,95 A > 35, 3 A. dd z30 rz dd
W tabeli 0 zostały przedstawioe współczyii poprawowe do obliczaia obciążalości prądowej przewodów w temperaturze różej od obliczeiowej.
Tabela 0 Współczyii poprawowe do obliczaia obciążalości prądowej przewodów w temperaturze otoczeia różej od obliczeiowej [8] Rodzaj izolacji NR/SR PVC EPR XLPE τ [ 0 C] 60 70 80 90 τ dd 0 5 0 5 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 [ 0 0 C ],9,,5,08 0,9 0,8 0,7 0,58 0,4 - - - - -,,7,,06 0,94 0,87 0,79 0,7 0,6 0,50 0,35 - - - - Wartości współczyiów,8,4,0,05 0,95 0,89 0,84 0,77 0,7 0,63 0,55 0,45 0,3 - -,5,,08,04 0,96 0,9 0,87 0,8 0,76 0,7 0,65 0,58 0,50 0,4 0,9 NR/SR auczu sytetyczy lub aturaly; PVC- polichlore wiylu (polwiit); EPR auczu etyleo-propyleowy; XLPE- polietyle usiecioway; τdd - temperatura dopuszczala długotrwale; τ0 - temperatura otoczeia Sprawdzeie dobraych przewodów lub abli a warui zwarciowe Dobray przewód a długotrwałą obciążalość prądową i przeciążalość podlega sprawdzeiu a warui zwarciowe paujące w miejscu jego zabezpieczeia. W sute zwarcia astępuje przepływ prądu o wartości więszej iż zamioowa. Zastosowae zabezpieczeia maja a celu przerwaie tego prądu w rótim czasie w celu ie dopuszczeia do ziszczeia izolacji lub żyły przewodu. Przebieg agrzewaia przewodu w sute przepływu prądu obciążeia oraz prądu zwarciowego przedstawia rysue 3. Uwaga Poprawie dobray przewód, tóry spełia wymagaia długotrwałej obciążalości prądowej i przeciążalości a jego zabezpieczeie staowi bezpieczi topiowy ie wymaga sprawdzeia z waruu a prądy zwarciowe. Rys. 3: przebieg agrzewaia się przewodu w czasie zwarcia [9] τ o temperatura otoczeia; τ rob temperatura robocza; τ temperatura przy zwarciu; τ d temperatura dopuszczala rótotrwale; t czas trwaia zwarcia T ciepla stała czasowa
W ormalizacji defiiuje się zwarcia trwające ie dłużej iż 5 s i wyróżia przyjęte umowie dwa przedziały czasowe: a) T < 0, s, b) 0, s T 5 s. Ta oreśloym przedziałom czasowym odpowiadają dwa róże sposoby wyzaczeia miimalego przeroju przewodu : - dla T < 0, s sute cieply defiioway jest całą Joule a wyłączeia t S w (4) lub w iej postaci: ( S) (5) t w - dla 0, s T 5 s, sute cieply wywoływay przez prąd zwarciowy defiioway jest przez zastępczy prąd zwarciowy cieply oraz czas trwaia zwarcia th T S (6) lub w iej postaci: ( S) th T (7) T czas trwaia zwarcia (czas iezbędy do zadziałaia zabezpieczeń i przerwaia prądu zwarciowego), w [s] t w cała Joule a wyłączeia, w [A *s] (odczytaa z atalogu produceta zabezpieczeia; dla bezpiecziów topiowych typu gg lub gm, wartości *t w zostały przedstawioe w tabeli ) S miimaly przerój żyły przewodu, w [mm ] jedoseudowa dopuszczala gęstość prądu zwarciowego, w [A/mm ] th prąd zwarciowy zastępczy cieply, w [A].
Tabela. Prądy probiercze i wartości graicze t włade bezpiecziowych gg i gm w próbie wybiórczości (EC 6069--) Prąd zamioowy [A] Miimale t przedłuowe Prąd spodzieway [A] t P [A s] Masymale t wyłączaia Prąd spodzieway [A] t w [A s] Stosue wybiórczości 0,03 0,67 0,064 6,4 4 0,035 4,90 0,30 67,6 6 0,064 6,40 0,0 93,6 ie jest 8 0 0,00 0,30 40,00 67,60 0,30 0,400 390,0 oreśloy 640,0 0,80 30,00 0,450 80,0 6 0,70 9,00 0,550 0,0 0 0,400 640,00 0,790 500,0 5 0,550 0,00,000 4000,0 3 0,790 500,00,00 5750,0 40,000 4000,00,500 9000,0 50,00 5750,00,850 3700,0 63,500 9000,00,300 00,0 80,850 3700,00 3,000 36000,0 00,300 00,00 4,000 64000,0 5 3,000 36000,00 5,00 04000,0 60 4,000 64000,00 6,800 85000,0 00 5,00 04000,00 8,700 30000,0 :,6 50 6,800 85000,00,800 557000,0 35 8,700 30000,00 5,000 900000,0 400,800 557000,00 0,000 600000,0 500 5,000 900000,00 6,000 700000,0 630 0,000 600000,00 37,000 5470000,0 800 6,000 700000,00 50,000 0000000,0 000 37,000 5470000,00 66,000 7400000,0 50 50,000 0000000,00 90,000 3300000,0 W tabeli zostały podae zamioowe jedoseudowe gęstości prądu dla przewodów izolowaych stosowaych w istalacjach eletryczych. Tabela : Zamioowe wartości jedoseudowej gęstości prądu (), dla przewodów izolowaych Materiał izolacji Gęstość prądu [A/mm ] dla miedzi Gęstość prądu [A/mm ] dla alumiium Polwiit 5 74 Guma aturala, guma butyleowa, guma etyleoewo-propyleowa Polietyle usiecioway 35 87 W przypadu brau daych o wartości jedoseudowej gęstości zwarciowej przewodu moża posłużyć się poiższymi wzorami [9]:
th S γ sr γ + α ( τ 0) τ pz + τ dz τ śr () τ pz τ dd temperatura dopuszczala długotrwale, w [ C] τ pz temperatura początowa, w [ C] τ dz temperatura ońcowa, w [ C] c ciepło właściwe zależe od materiału przewodu, w [J/cm 3 *K] jedoseudowa dopuszczala gęstość zwarciowa, w [A/mm ] α - współczyi rozszerzalości cieplej (dla metali α 0,0040), w [-] γ sr odutywość materiału przewodu w temperaturze τ sr, w [m/(ω *mm )] γ 0 odutywość materiału przewodu w temperaturze 0 C przyjmowaa: - dla Cu: 55 [m/(ω *mm )], - dla Al: 35 [m/(ω *mm )]. sr T τ γ c 0 śr dz τ T pz (8) (9) (0) W tabeli 3 zostały podae ajwyższe dopuszczale temperatury abli i przewodów przy obciążeiu ormalym oraz przy zwarciu Tabela 3: Najwyższe dopuszczale temperatury abli i przewodów [9] Temperatura graicza Elemet urządzeia eletroeergetyczego dopuszczala, w [ o C] Długotrwale przy zwarciu Lii gołe w liiach i stacjach apowietrzych Al Szyy gołe łączoe przez docis: Szyy gołe łączoe przez spawaie: AFL Al Cu Al Cu 80 80 70 85 00 00 50 00 00 300 00 300 Przewody i able o izolacji z gumy aturalej G ułożoe a stałe Przewody ułożoe a stałe i able o izolacji polwiitowej PVC Przewody o izolacji z polwiitu ciepłoodporego lasy Y A Przewody o izolacji z gumy etyleowo-propyleowej EPR Przewody o izolacji z polietyleu sieciowaego XLPE Przewody o izolacji z gumy silioowej 60 70 90 05 90 55 80 30 60 00 00 50 80 50
W tabeli 4 zostały przedstawioe wartości zamioowej gęstości prądu () dla przewodów ie izolowaych Tabela 4:Wartości współczyia dla przewodów ie izolowaych [9] Materiał Warui użytowaia przewodów przewodu Miedź Alumiium Stal Temperatura masymala i współczyi T max [ C] T max [ C] T max [ C] Przewody widocze i w ograiczoych obszarach 500 8 300 5 500 8 ormale 00 59 00 05 00 58 Niebezpieczeńst wo pożarowe 50 38 50 9 50 50 Uwaga! W przypadu oieczości wyzaczeia dopuszczalej gęstości zwarciowej dla iego czasu iż s, ależy sorzystać z astępującej zależości: T () T T rzeczywisty czas trwaia zwarcia, w [s]. Zależość zamioowej jedoseudowej dopuszczalej gęstości prądu (), w zależości od temperatury początowej τ dz i temperatury dopuszczalej przy zwarciu dla przewodów alumiiowych, miedziaych i stalowych została przedstawioa a rysuu 4. Rysue 4: Zależość zamioowej gęstości prądu jedoseudowego od temperatury roboczej przewoduτpz i temperatury dopuszczalej przy zwarciu τdz dla przewodów miedziaych, alumiiowych i stalowych wg PN-EN 60865-:00 Obliczaie sutów prądów zwarciowych cz. Defiicje, metody obliczeń.
Przyład m Dla przewodów alumiiowych ( γ 0 35 ), przy c,48 [J/cm 3 *K], izolacja igielit Ω mm usiecioway τ pz 90 C; τ dz 50 C; α 0,004; T s, obliczyć dopuszczalą jedoseudową gęstość prądu, a astępie dopuszczalą gęstość prądu dla czasu trwaia zwarcia wyosząca T 0, s. γ 0 35 Ω m γ sr,88 + α τ 0 + 0,004 70 0 mm τ sr τ pz + τ ( ) ( ) sr dz τ dz τ γ sr c T 50 + 90 70 C pz 50 90,88,48 93,8 A mm dla T 0, s; 0, 93,8 94, 66 A T 0, mm Sprawdzeie dobraych abli lub przewodów a warue spadu apięcia. Przewody spełiające dotychczasowe warui ależy sprawdzić a spade apięcia, tórego wartość wyrażoą w [%] w zależości od rodzaju obwodu ależy obliczyć z poiższych wzorów: 00 - dla obwodów jedofazowych: U % B ( R cosϕ + X siϕ) U (3), 3 00 - dla obwodów trójfazowych: U % B ( R cosϕ + X siϕ) U B obliczeiowy prąd obciążeia przewodu lub abla, w [A] U f zamioowe apięcie fazowe, w [V] U zamioowe apięcie międzyfazowe, w [V] cosϕ - współczyi mocy, w [-] l R - rezystacja przewodu, w [Ω ] γ S L długość przewodu, w[m] γ - odutywość przewodu, w [m/ω mm ] S przerój przewodu, w [mm ] siϕ cos ϕ X x ' l reatacja przewodu, w [Ω ], przyjmowaa jao: x reatacja jedostowa przewodu, w [Ω /m] l długość liii, w [m] a) dla liii ablowych : x 0,08 [Ω /m] f (4)
b) dla liii apowietrzych : x 0,30 [Ω /m] c) dla istalacji : - przewody ułożoe w rurze stalowej: x 0,5 [Ω /m] - przewody ułożoe bez rury: x 0,0 [Ω /m] W przypadu gdy S Cu 50 mm lub S Al 70 mm, dopuszcza się orzystaie ze wzorów uproszczoych: - dla obwodów jedofazowych: U % P L 00 γ S U f (5) - dla obwodów trójfazowych: U % P L 00 γ S U (6) W przypadu zasilaia przelotowego ilu odbioriów wygodiej jest prowadzić obliczeia metodą mometów (patrz rysue 5): - dla obwodów jedofazowych: U 00 U m [ ( R cosϕ + X siϕ )] % Bi i i i i f i (7) - dla obwodów trójfazowych: U 3 00 U m [ ( R cosϕ + X siϕ )] % Bi i i i i i (8) lub w przypadu, gdy S Cu 50 mm lub S Al 70 mm, dopuszcza się orzystaie ze wzorów uproszczoych: - dla obwodów jedofazowych: U % 00 γ S U f m i P L i i (9) - dla obwodów trójfazowych: U % 00 γ S U m i P L i i (30)
P i moc obciążeia w i-tym pucie obwodu, w [W] L i i-ty odcie obwodu, w [m] (liczoy od poprzediego putu do putu astępego, w tórym występuje obciążeie P i.) γ - odutywość przewodu, w [m/(ω *mm )] S przerój przewodu, w [mm ] siϕ cos ϕ Rysue 5: Przyład sieci rozdzielczej a) schemat podstawowy b) uproszczoy schemat od obliczaia spadów apięcia [9] Zgodie z wytyczymi załadów eergetyczych dopuszczaly spade apięcia liczoy od stacji trasformatorowej do zacisów dowolego złącza ie może przeraczać przy przewidywaym obciążeiu wartości 5% Natomiast zgodie z N - SEP - 00, dla WLZ spade apięcia liczoy od złącza ie może przeraczać wartości podaych a rysuu 6. Rysue 6: Graicze dopuszczale spadi apięcia w budyach mieszalych [5] ΔU WLZd - dopuszczaly spade apięcia wewętrzej liii zasilającej, ΔU spade apięcia w obwodzie odbiorczym, Z złącze. Sprawdzeie dobraych przewodów a spade apięcia przy rozruch siliów
W przypadu gdy z sieci lub istalacji zasilae są silii ależy je uwzględić w obliczeiach spadów apięć. Najpowszechiej stosowae są silii trójfazowe latowe. Sili iducyjy latowy charateryzuje się dużymi prądami rozruchowymi oraz zmieym współczyiiem mocy, tórego wartość zależy od obciążeia. Podczas rozruchu ieobciążoego silia pojawia się mała wartość jego współczyia mocy oraz zaczy prąd rozruchowy przez co spade apięcia w obwodzie zasilającym sili podczas rozruchu jest zaczie więsza iż w waruach ormalej pracy. Spade te będzie tym więszy im więsza będzie moc zasilaego silia. Zatem ależy sprawdzić dobrae przewody w obwodach zasilających silii po ątem czy ie zostaie przeroczoa dopuszczala wartość spadu apięcia. Nadmiery spade apięcia a zacisach silia może spowodować jego utięcie. Wartość spadu apięcia w obwodzie zasilającym sili iducyjy latowy podczas rozruchu ależy obliczyć z poiższego wzoru: 00 3 U % ( R cosϕ r + X siϕr ) rm (3) U R rezystacja obwodu zasilającego sili, w [Ω ] X reatacja obwodu zasilającego sili, w [Ω ] U apięcie zamioowe, w [V] - prąd rozruchowy silia w [A] rm B rs 3 U P M cosϕ η - prąd zamioowy silia, w [A] (3) rs współczyi rozruchowy silia, w [-] (przyjmoway z atalogu produceta silia lub jego tabliczi zamioowej) cosϕ r współczyi mocy silia podczas rozruchu, w [-] P M moc zamioowa silia, w [W] η sprawość zamioowa silia, w [-]. η M rw cosϕ r cosϕ ( + 0,05 rs )[9] (33) s siϕ r cos ϕ r rs cosϕ zamioowy współczyi mocy silia, w [-] (wyosi o w przeciętych waruach 0, 0,4) s poślizg zamioowy silia, w [-] M rw M rs/m stosue mometu rozruchowego silia do mometu zamioowego silia, w [-]. Dopuszczale wartości spadów apięć podczas rozruchu siliów latowych przedstawia tabela 5. Tabela 5 Dopuszczale spadi apicia dla rozruchów siliów [9] Rodzaj rozruchu silia Dopuszczaly spade apięcia U [%] Rozruch lei 35 Rozruch ciężi i częsty 5 Rozruch ciężi rzadi 0 Sprawdzeie dobraych przewodów z waruu samoczyego wyłączeia Warue te w zależości od typu sieci zasilającej wyrażają astępujące zależości: a) uład TN:
Z a U o (34) W obliczeiach pratyczych orzysta się z iej formy powyższego wzoru: (35) a prąd zwarcia jedofazowego, w [A] wyzaczoy z zależości, w tórej uwzględioo wzrost rezystacji przewodu powodoway przepływem prądu oraz rezystacje łączeń trude do aalityczego oszacowaia: 0,8 U 0 U 0 (36) Z,5* Z U o wartość sutecza apięcia zamioowego względem ziemi, [V] a wymagay prąd wyłączeia urządzeia zabezpieczającego, w [A] w czasie oreśloym przez PN EC60364-4-4, odczytay z charaterystyi prądowo-czasowej podawaej w atalogach producetów urządzeń zabezpieczających. Z + [ X Q + X T + X L + X N + X PE ] + [ RQ + RT + RL + RN RPE ] - impedacja obwodu zwarciowego, w [Ω ] X Q zastępcza reatacja systemu eletroeergetyczego, w [Ω ], R Q zastępcza rezystacja systemu eletroeergetyczego, w [Ω ], X T reatacja trasformatora zasilającego, w [Ω ], R T rezystacja trasformatora zasilającego, w [Ω ], X L reatacja przewodu fazowego, w [Ω ], R L rezystacja przewodu fazowego, w [Ω ], X N reatacja przewodu eutralego, w [Ω ], R N rezystacja przewodu eutralego, w [Ω ], X PE reatacja przewodu ochroego, w [Ω ], R PE rezystacja przewodu ochroego, w [Ω ]. Wyłączeie zasilaia podczas zwarcia powio astąpić w czasie ie dłuższym ja: - 5 s dla obwodów rozdzielczych, - dla istalacji odbiorczej w zależości od wartości zamioowej apięcia zasilającego, zostały umieszczoe w tabeli 6. Tabela 6: Masymale czasy wyłączeń w uładzie TN [6] U 0 [V] Czas wyłączeia t w [s] U L 50 V U L 5V 0 30-77 400 480 580 0,8 0,4 0, 0, 0, 0,35 0,0 0,05 0,05 0,0 *) * - przypadu gdy warue samoczyego wyłączeia ie może zostać zachoway ależy zastosować połączeia wyrówawcze Uwaga! Prąd zwarcia w tym przypadu ależy wyzaczać a zacisach chroioego urządzeia. b) uład T: R A d U L (37)
d wartość prądu pojedyczego zwarcia z ziemią ( sieciach N a ogół ie przeracza 0 A), w [A] U L apięcie limitowae oreślae, w [V] (dopuszczale długotrwale w zależości od waruów środowisowych) R A rezystacja uziemieia, w [Ω ] Uwaga! Jeżeli części przewodzące dostępe w sieci T są uziemioe grupowo, to pierwsze zwarcie z ziemią przeształca uład T odpowiedio: - w uład TN, dla grupy urządzeń uziemioych wspólie z urządzeiem, w tórym wystąpiło pierwsze zwarcie z ziemią. W taim przypadu warue samoczyego wyłączeia podczas zwarć podwójych zostaie zachoway, gdy: - uład ie posiada przewodu eutralego: Z S 3 U0 a (38), - uład posiada przewód eutraly: Z ' S U0 a (39) Z S impedacja części pętli zwarciowej obejmującej przewód fazowy i przewód ochroy obwodu jedego z odbioriów, w [Ω ] Z S impedacja części pętli zwarciowej obejmująca przewód eutraly i przewód ochroy obwodu jedego z odbioriów, w [Ω ] a prąd zapewiający wyłączeie zasilaia w czasie oreśloym, w [A] U 0 apięcie fazowe, w [V] - w uład TT, dla pozostałych grup urządzeń, mających oddziele uziomy iż grupa, w tórej wystąpiło pierwsze zwarcie z ziemia. W taim przypadu dla warui ochroy dla zwarć podwójych oreśloe są ja dla uładu TT: jeżeli wyłączeie zasilaia realizowae jest przez urządzeie ochroe różicowoprądowe, polega a sprawdzeiu czy spełioy jest warue: RA U L (40) R A całowita rezystacja uziomu i przewodu ochroego łączącego części przewodzące dostępe z uziomem, w [Ω ] zamioowy prąd różicowy, w [A] U L apięcie dotyowe dopuszczale długotrwale, w [V]. W waruach środowisowych ormalych wartość U L wyosi 50 V dla prądu przemieego i 0 V dla prądu stałego. W waruach środowisowych o zwięszoym
zagrożeiu wartość U L wyosi 5 V i V dla prądu przemieego oraz 60V i 30V dla prądu stałego. Jeżeli wyłączeie zasilaia realizowae jest przez urządzeia zabezpieczające przed przetężeiami (zabezpieczeia adprądowe) sprawdzeie suteczości ochroy przed dotyiem pośredim (ochroy przy uszodzeiu) polega a sprawdzeiu czy spełioy jest warue: Z U s a o (4) Z s impedacja pętli zwarciowej obejmującej źródło zasilaia, przewód liiowy do miejsca zwarcia, przewód ochroy części przewodzących dostępych, przewód uziemiający, uziom istalacji oraz uziom źródła zasilaia, w [Ω ] a prąd powodujący samoczye zadziałaie urządzeia zabezpieczającego w wymagaym czasie, w [A] U o omiale apięcie przewodu liiowego względem ziemi, w [V]. Tabela 7: Dopuszczaly czas wyłączeia w uładach T przy zwarciach podwójych [6]. Napięcie zamioowe U 0 lub U w [V] 0-40 30/400 00/690 580/000 Czas wyłączeia w [s] Uład bez przewodu eutralego Uład z przewodem eutralym U L 50V U L 5V U L 50V U L 5V 0,8 0,4 0, 0, 0,4 0, 0,06 0,0 *) 5,0 0,8 0,4 0,,0 0,5 0, 0,08 Tabela 7 A: Najwięsze dopuszczale czasy wyłączeia zasilaia w uładzie zasilaia TT dla apięć AC Napięcie omiale Dopuszczaly czas wyłączeia zasilaia, w [s] 50V < U0 0V 0,3 0V U 0 30V 0, 30V U 0 400V 0,07 U 0 500V 0,04 Uwaga: W przypadu gdy samoczye wyłączeie w oreśloym w tabeli czasie ie jest możliwe, ależy wyoać połączeia wyrówawcze miejscowe Przewody ochroe Jao przewody ochroe mogą być stosowae: - żyły w przewodach wielożyłowych, - izolowae lub gołe przewody ułożoe we wspólej osłoie z przewodami roboczymi, - ułożoe a stałe przewody gołe i izolowae, - metalowe powłoi i pacerze abli, - metalowe rury i ie osłoy przewodów. Wśród przewodów ochroych wyróżia się:
- przewód ochroy PE, - przewód ochroo-eutraly PEN, - przewód uziemiający E, - przewód wyrówawczy CC (zgodie z orma PN-EN 60445: 00 [5] oraz orma PN-EN 60446: 004 [6 ] przewody wyrówawcze powiy być ozaczae jao PE). Przewody ochroy powiie spełiać warui: a) odporości zwarciowej, zgodie ze wzorami (4 7), w zależości od czasu trwaia zwarcia c) oreśloe w zeszycie 4 ormy PN-EC 60364, podae w tabeli 8. Tabela 8: wymagae przeroje przewodów ochroych[6] S L S N S PE [mm ] [mm ] S 6 S 6<S 35 6 S>35 S/ Gdzie: S L przerój przewodu fazowego, w [mm ] S N przerój przewodu eutralego, w [mm ] S PE przerój przewodu ochroego, w [mm ]. Uwaga! Wartości podae w PN EC 60364 (tabela 8) dotyczą przewodów ochroych wyoaych z tego samego materiału co przewody fazowe. W iym przypadu ależy wyoać przeliczeia uzając za podstawę odutację przewodu fazowego γ S S (4) γ S przerój przewodu fazowego, w [mm ] S rówoważy przerój przewodu fazowego wyoaego z iego materiału, w [mm ] γ odutywość przewodu fazowego, w [m/(ω mm )] γ odutywość przewodu ochroego wyoaego z iego materiału ja przewód fazowy), w [m/ (Ω mm )]. Należy przy tym pamiętać, że podae wymagaia dotyczą miimalego przeroju przewodu ochroego. W pratyce może oazać się oieczym jego zwięszeie. Co ma miejsce w przypadu trudości w zachowaiu waruu samoczyego wyłączeia podczas zwarć w chroioych odbioriach. Przeroje przewodów ochroych ie będących żyłą przewodów wielożyłowych ie mogą być miejsze iż: -,5 mm jeżeli przewód ochroy jest chroioy przed uszodzeiami mechaiczymi, - 4 mm jeżeli przewód ie jest chroioy przed uszodzeiami mechaiczymi. W uładach TN, w istalacjach ułożoych a stałe, fucje przewodu eutralego i ochroego (PEN), mogą pełić te same żyły, jeżeli przeroje tych żył są ie miejsze ja 0 mm Cu lub 6 mm Al. W przewodach ochroych ie wolo umieszczać żadych aparatów zabezpieczających, poieważ mogłoby to doprowadzić do przerwaia ich ciągłości.
W tabelach 9 -, przedstawioo ozaczeia barwe przewodów i wymagae miimale przeroje przewodów wyrówawczych. Tabela 9: Ozaczeia barwe przewodów N, PE, PEN [7] Przezaczeie przewodu Ozaczeie Ozaczeie barwe literowe Neutraly N iebiesi Ochroy PE Zieloo-żółty Ochroo-eutraly PEN Zieloo-żółty a a ońcach iebiesi lub iebiesi a a ońcach zieloo-żółty ta by widocze były wszystie trzy barwy (w przypadu przewodów gołych ależy ozaczyć ich ońce) Tabela 0: Wymagae przeroje przewodów wyrówawczych [6] Połączeia Połączeia wyrówawcze miejscowe wyrówawcze główe Wymagaie S CC 0,5 S PE max S CC 0,5 S PE mi S CC 0,5 S PE podstawowe Wymagaie dodatowe 6 mm,5 mm jeżeli są chroioe od uszodzeń mechaiczych 4 mm jeżeli ie są chroioe od uszodzeń Dopuszczale złagodzeie wymagaia podstawowego mechaiczych S CC 5 mm Cu W przypadu gdy S PE --------- ----------- 50 mm Tabela : Miimale przeroje żył przewodów do połączeń wyrówawczych dodatowych Wyszczególieie Wymagay przerój żył przewodów wyrówawczych dodatowych Pomiędzy dwoma dwoma urządzeia Rówy lub więszy iż miejszy z eletryczymi przerojów przewodów ochroych Pomiędzy urządzeiami eletryczym a 0,5 przeroju przewodu ochroego częścią przewodzącą obcą Przerój miimaly -,5 mm Cu lub 4 mm Al, z zastosowaiem ochroy przewodów przed uszodzeiami - 4 mm bez zastosowaia ochroy przed uszodzeiami mechaiczymi Na rysuu 7 przedstawioo przyład wyoaia połączeń wyrówawczych miejscowych odbioriów eletryczych i uziemioej metalowej istalacji
Rysue 7: Przyład wyoaia połączeń wyrówawczych miejscowych odbioriów eletryczych i uziemioej metalowej istalacji Wyzaczaie przeroju przewodu eutralego w obwodach zasilających odbiorii ieliiowe Jeżeli przerój przewodu eutralego jest tai sam ja przerój przewodów fazowych, to wpływ trzeciej harmoiczej prądu a rzeczywistą obciążalość przewodu eutralego moża oreślić stosując współczyii zmiejszające 3f podae w tabeli. Tabela : Współczyi zmiejszający 3f [ 8] Udział 3-ej harmoiczej w prądzie fazowym 3h% Współczyi zmiejszający 3f Dobór przeroju żył a podstawie Prądu fazowego 0 5,00-5 33 0,86-33 45-0,86 > 45 -,0 Prądu w przewodzie eutralym Jeżeli udział trzeciej harmoiczej w przewodzie fazowym ie przeracza 33% to dobór przewodów jest oparty a wartości prądu fazowego, a przy więszej zawartości tej harmoiczej, a wartości prądu w przewodzie eutralym: 3h N 3 B 00% (43) ' B B 3h% 33 % (44) 3 f ' N B 3h% > 33 % (45) 3 f B prąd obciążeia w przewodzie fazowym, w [A] B sorygowaa wartość prądu obciążeia w przewodzie fazowym, w [A] N prąd w przewodzie eutralym, w [A].
Trzecia harmoicza i przewód eutraly przyłady: a) oświetleie eoowe 0,3 3 N B N B 3 0,3 > 0,8 + (0,3 b) zasilacze eletroicze 0,7 3 N B 3 0,7 + (0,7 N >,7 B prąd pierwszej (podstawowej) harmoiczej, w [A] 3 prąd trzeciej harmoiczej, w [A]. ) ) (46) (47) W drugim przypadu ależy zwięszyć dopuszczala obciążalość prądową przewodu eutralego o 70%. Na rysuu 8 została przedstawioa ilustracja sumowaia się trzeciej harmoiczej w przewodzie eutralym Rysue 8: ilustracja sumowaia się prądu trzeciej harmoiczej w przewodzie eutralym [8] Z obc Z obc3 ieliiowe impedacje obciążeia poszczególych faz L- L3 prądy odształcoe pobierae przez impedacje obciążeia Z obc prąd w przewodzie eutralym W przypadu zaego stosuu prądów w przewodzie eutraly oraz przewodach fazowych ależy sorzystać z wartości współczyia r, oreśloych w Tabeli 3. Tabela 3:Współczyii poprawowe obciążalości 4-żyłowych przewodów obwodów trójfazowych uładaych a stałe w zależości od względej wartości prądu w żyle eutralej N lub ochroo-eutralej PEN [8]
Stosue prądów w przewodzie eutralym do prądu w przewodzie fazowym N x L Sposób ułożeia przewodów A A B B C E F W rurze lub listwie istalacyjej Bez rury lub listwy istalacyjej W ściaie Po wierzchu, a ściaie przewody W odległości od ściay termoizolacyjej styają się 0,3 d,0 d jedożyłowe wielożyłowe jedożyłowe wielożyłowe wielożył wielożyło Jedożyłowe iestyające się owe we jedowarstwowo wiąza Współczyi poprawowy r x 0,,00,00,00,00,00,00 0, < x 0,4 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,96 0,4 < x 0,6 0,94 0,94 0,94 0,94 0,95 0,93 0,6 < x 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,93 0,90 0,8 < x,0 0,87 0,87 0,87 0,87 0,89 0,86,0 < x, 0,83 0,83 0,83 0,83 0,85 0,8, < x,4 0,78 0,78 0,78 0,78 0,80 0,77,4 < x,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,73 0,7,6 < x,8 0,65 0,65 0,65 0,65 0,66 0,64,8 < x,0 0,57 0,57 0,57 0,57 ------ ------ Uwaga! Nie jest zalecae stosowaiu uładu zasilaia TN-C przy x >0,5. W celu otrzymaia obciążalości długotrwałej dla przewodów czterożyłowych ależy pomożyć odczytaą z tabeli dopuszczalych obciążeń prądowych przewodów trzyżyłowych, zamieszczoych w zeszycie 53 ormy PN-EC 60364, przez współczyi r w zależości od sposobu ułożeia przewodu oraz wartości x. Czyli z4 r z3. Wartości współczyia r podae grubszą czcioą ozaczają oieczość rozważeia możliwości przyjęcia przewodu eutralego N o przeroju więszym iż przerój przewodów fazowych. d średica zewętrza przewodu Dobór przewodów do zasilaia urządzeń ppoż. fucjoujących w czasie pożaru Przewody lub able przezaczoe do zasilaia urządzeń ppoż., tóre muszą fucjoować w czasie pożaru muszą spełiać warue odporości ogiowej w przez czas wymagaego fucjoowaia daego urządzeia (przy zastosowaiu urządzeń trysaczowych zgodie z Rozporządzeiem Miistra frastrutury z dia wietia 00 rou w sprawie waruów techiczych jaim powiy odpowiadać budyi i ich usytuowaie [Dz. U. Nr 75/00 poz. 690 z późiejszymi zmiaami], czas te może zostać ograiczoy do 30 miut). Przy doborze przewodów zasilających urządzeia eletrycze fucjoujące w czasie pożaru oprócz właściwej lasy odporości ogiowej ależy zadbać o właściwy dobór przeroju. Dobór tych przewodów ależy przeprowadzić zgodie z wcześiej opisaymi zasadami po uwzględieiu wzrostu rezystacji przewodów powodowaych wzrostem temperatury pożarowej. Wzrost rezystacji przewodów dobraych zgodie z wcześiej opisaymi zasadami spowodoway wzrostem temperatury może stać się przyczyą błędego działaia urządzeń eletryczych oraz iesuteczej ochroy przeciwporażeiowej. Stosowaie wyłącziów różicowoprądowych do zabezpieczeia urządzeń ppoż. fucjoujących w czasie pożaru ie jest dobrym rozwiązaiem z uwagi a wymagaą wysoą iezawodość działaia tych urządzeń. Pod wpływem temperatury powstaje zjawiso joizacji, co sutuje wzrostem upływości doziemej oraz wzrostem upływość pomiędzy żyłami przewodu. Rosący prąd upływu może powodować ieotrolowae zadziałaie wyłącziów różicowoprądowych a tym samym wyłączeie zasilaych urządzeń ppoż.
Wraz z upływem czasu od zaiicjowaia pożaru, bardzo szybo wzrasta temperatura pomieszczeń objętych pożarem. Pod wpływem wysoiej temperatury rośie rezystacja przewodu, tóra jest uzależioa od temperatury w jaiej zajduje się przewód. W temperaturze ie wyższej od + 00 0 C, zmiay rezystacji przewodów moża opisać liiową zależością [] R R 0 ( + α 0 T ) (48) R0 - rezystacja przewodu w temperaturze 0 0 C, w [Ω] α -pierwszy współczyi temperaturowy rezystacji w temperaturze 0 0 C, w [/K] T T 0 - różica temperatur, w [K] T temperatura ońcowa, w [K] W temperaturach wyższych iż + 00 0 C, zależość opisująca rezystacje przewodu w oreśloej temperaturze staje się ieliiowa i wyraża astępującym wzorem [3;]: R R ( + α T + β ) (49) 0 0 0 T d R0 β 30 - drugi współczyi temperaturowy rezystacji w temperaturze 0 0 C R0 dt 6 [], przyjmoway jao 0 /K Przebieg pożaru w budyu zależy od wielu czyiów do tórych ależy zaliczyć między iymi gęstość obciążeia ogiowego *), tóra jest uzależioa od rodzaju i masy zgromadzoych w budyu materiałów palych oraz zgromadzoych materiałów palych w przypadu budyów zaliczoych do ategorii zagrożeia ludzi (ZL), zdefiiowaych w Rozporządzeiu Miistra frastrutury z dia wietia 00 rou w sprawie waruów techiczych jaim powiy odpowiadać budyi i ich usytuowaie [Dz. U. Nr 75/00 poz. 690 z późiejszymi zmiaami]. Pomimo idywidualego przebiegu pożaru w zależości od miejsca jego wystąpieia, opracowae zostały wyresy temperatura-czas modelujące przebiegi ietórych rodzajów pożarów. Zgodie z ormą EN 363-:999 [], zostały zdefiiowae astępujące rzywe temperatura-czas symulujących przebieg pożarów w pomieszczeiach: - rzywa ormowa - rzywa węglowodorowa - rzywa zewętrza - rzywe parametrycze - rzywe tuelowe Najbardziej zaa jest rzywa ormowa temperatura czas obrazująca pożary celulozowe, tóra jest powszechie stosowaa w badaiach ogiowych budyów. Krzywą tą opisuje astępujące rówaie [4]: T 345 lg(8t + ) + 0 (50)
T temperatura, w [ 0 C] t czas, w [mi] Przyład rzywej ormowej odzwierciedlającej rozwój temperatury w pożarach celulozowych, to jest w pożarach, w tórych paliwem jest główie drewo i materiały drewopodobe została przedstawioa a rysuu 9. Rys.. Krzywa arastaia temperatury Rysue 9: Krzywa ormowa temperatura czas obrazująca pożary celulozowe [4] *) Obciążeie ogiowe (Q) jest to oreśloa w megadżulach (MJ) średia wartość ciepla wszystich materiałów palych zgromadzoych a metrze wadratowym budyu lub wydzieloych w im poszczególych stref pożarowych. Zasady, według tórych oblicza się wartość obciążeia ogiowego, oreśla orma PN-B-085:00: Ochroa przeciwpożarowa w budowictwie. Obliczaie obciążeia ogiowego oraz wyzaczaie względego czasu trwaia pożaru. Jedostą obciążeia ogiowego jest MJ/m.[3] Podczas pożaru w budyu temperatura po ooło 30 miutach od chwili jego zaiicjowaia osiąga średio wartość ooło 800 0 C i wyazuje iezacze tedecje wzrostowe wraz z upływem czasu trwaia pożaru: o po 30mi temperatura osiąga o. 8 O C; o po 60mi temperatura osiąga o. 98 O C; o po 90mi temperatura osiąga o. 955 O C. Pod działaiem ta wysoiej temperatury powszechie stosowae przewody istalacji eletryczej ulegają ziszczeiu przez co do zasilaia urządzeń przeciwpożarowych ależy stosować able i przewody przezaczoe do pracy w wysoiej temperaturze. Do podtrzymaia podstawowych fucji istalacji eletryczej w przypadu pożaru są stosowae specjale able odpore a działaie wysoiej temperatury. W zależości od wymagaego miimalego czasu zasilaia urządzeń eletryczych w czasie pożaru - odpowiedio 30, 60, 90 mi. - mogą oe mieć róże lasy podtrzymaia fucji E30, E60 i E90 (DN VDE 40 cz. ) [3] lub lasy odporości ogiowej PH5, PH30, PH60, PH90 (PN-EN-5000)[4]. Kable (przewody) te ależy stosować w istalacjach bezpieczeństwa obietów o podwyższoych wymagaiach przeciwpożarowych, taich ja: budyi hadlowe, hotele, ia, teatry, szpitale, muzea, cetra przetwarzaia daych, cetrale telefoicze, bai, dworce loticze, do tórych zaliczyć moża jeszcze m.i. eletrowie, opalie, stoczie i tuele. Poieważ w budyu często wydziela się strefy pożarowe w celu ograiczeia możliwości rozwoju pożaru, rzado zdarza się, że cały przewód zasilający urządzeia ppoż. zajduje się pod działaiem temperatury pożarowej. W strefie ieobjętej pożarem abel (przewód)
zajduje się pod działaiem temperatury otoczeia lub w srajym przypadu temperatury dopuszczalej długotrwale spowodowaej przepływem prądu o wartości dopuszczalej długotrwale. Zadaiem projetata jest wytypowaie pomieszczeń, tóre mogą zostać objęte pożarem (tzw. strefy gorącej) i obliczyć względą wartość długości abla (przewodu), tóry z ajwięszym prawdopodobieństwem zajdzie się strefie gorącej. Dla wymagaego czasu fucjoowaia abla (przewodu) moża dla oreśloego obwodu obliczyć spodzieway wzrost jego rezystacji. Ta oreślaa rezystacja abla (przewodu) jest sumą arytmetyczą rezystacji odcia zawalifiowaego do strefy, tóra może zaleźć się w strefie gorącej oraz rezystacji odcia przewodu zawalifiowaego do strefy ieobjętej pożarem (tzw. strefa zima). Rezystacja ta będzie zawsze więsza od rezystacji odiesioej do ormalych waruów pracy rozpatrywaego odcia abla (przewodu). W tabeli 4 zostały przedstawioe przyładowe współczyii wzrostu rezystacji żył abla ułożoego częściowo w strefie gorącej i częściowo w strefie zimej w waruach pożaru. Tabela 4: Współczyii wzrostu rezystacji żył przewodów w waruach pożaru [8] Względy udział Współczyi wzrostu rezystacji żył abla strefy gorącej w długości trasy Dla waruów lasy E 30 Dla waruów lasy E 90 abla (przewodu) [%] od 30 0 C od 90 0 C od 30 0 C od 90 0 C 0,0,0,0,0 0,3,,4,3 0,6,5,8,5 30,0,7,,8 40,3,9,5, 50,6,,9,4 60,9,4 3,3,6 70 3,,6 3,6,7 80 3,5,8 4,0 3, 90 3,9 3, 4,4 3,5 00 4, 3,3 4,8 3,7 W taim przypadu dobrae przewody lub able podlegają sprawdzeiu z waruu spadu apięcia oraz z waruu samoczyego wyłączeia. Zatem przy doborze przewodów zasilających urządzeia ppoż., tórych fucjoowaie jest oiecze podczas pożaru ajorzystiej jest wyzaczyć wymagay przerój ze względu a spade apięcia z poiższego wzoru: s p l U% U γ ( X tgϕ) 00 3 cosϕ (5) W przypadu urządzeń o dużym prądzie rozruchowym taich ja p. silii pomp pożarowych, ależy rówież wyzaczyć wymagay przerój przewodu ze względu a dopuszczaly spade apięcia podczas rozruchu:
s U r% U γ ( 00 3 cosϕ r p l r X tgϕ ) U r % - dopuszczaly spade apięcia przy rozruchu silia, w [%] l - długość liii zasilającej, w [m] U apięcie zamioowe silia, w [V] tgϕr cos ϕ r cosϕ r - współczyi mocy silia podczas rozruch, w [-] p współczyi przyjmoway z tabeli, w [-] U apięcie zamioowe, w [V] prąd zamioowy, w [A] r prąd rozruchowy, w [A] cosϕ - zamioowy współczyi mocy, [-] cosϕ r - współczyi mocy podczas rozruchu, w [-] U % - dopuszczaly spade apięcia podczas pracy urządzeia w staie ustaloym, w [%] U r% - dopuszczaly spade apięcia podczas rozruchu urządzeia, w [%] γ - odutywość przewodu, w [ m /( Ω mm ] r (5) W podiesieiu do waruu samoczyego wyłączeia ależy rezystację przewodu zasilającego urządzeia ppoż. pomożyć przez właściwy współczyi p odczytay z tabeli 4. Przyład 3: Dobrać przewód do zasilaia pompy pożarowej o astępujących parametrach silia: η 0,9; P 0 W;cosϕ 0,85; r 4;cosϕr 0,3 Trasa liii zasilającej o ogólej długości l 00 m przebiega przez dwie strefy pożarowe o długościach odpowiedio: - strefa : l 30 m - strefa : l 70 m W przyładzie założoo, wzieceie pożaru w jedej strefie pożarowej. Do obliczeń ze względu a bardziej ieorzyste warui została przyjęta strefa. mpedacja obwodu zwarciowego a początu obwodu zasilającego sili pompy wyosi Z 0, 5Ω(wartość uzysaa w wyiu pomiaru). Prąd zamioowy silia oraz dobór jego zabezpieczeia (pomiięto dobór zabezpieczeia przeciążeiowego): P 0000 B 8, 87 A 3 U cosϕ η 3 400 0,85 0,9 Do zabezpieczeia silia zostaie przyjęty wyłączi adprądowy S303C0: r r B 4 8,87 75,48 A < 4 0 0 00 A
P - moc zamioowa silia, w [W] η - sprawość silia, w [-] r r - współczyi rozruchu silia, w [-] B r - prąd rozruchowy silia, w [A] 4 - prą dolej graicy zadziałaia wyzwalacza przeciążeiowego eletromagetyczego wyłączia istalacyjego adprądowego zgodie z jego charaterystyą prądowo-czasową, [A] cosϕ - zamioowy współczyi mocy silia, w [-] cos - współczyi mocy silia podczas rozruchu, w [-] ϕ r Wyłączi te umożliwi rozruch silia bez zbędych zadziałań. Wymagay przerój przewodu ze względu a długotrwała obciążalość prądową i przeciążalość: B Z 8,87 A,45 0 A,45 0 0 A,45 Z Na podstawie ormy PN-EC 60364-5-53, warui spełi przewód NKGsżo 4 x,5 o dopuszczalej długotrwałej obciążalości prądowej Z 4 A > 0 A. Wyzaczeie współczyia oreślającego względy udział strefy gorącej w długości trasy abla (przewodu): p l 70 00% 00% 70% 00 l - względy udział strefy gorącej w długości trasy abla (przewodu), w [-] tabela 4 p z - wymagaa dopuszczala długotrwała obciążalość prądowa, w [A] - ajmiejszy prąd iezawodie wywołujący zadziałaie zabezpieczeia (dla wyłącziów istalacyjych adpradowych ależy przyjmować wartość,45, bez względu a charaterystyę), w [-] - prąd zamioowy zabezpieczeia chroiącego przewód, w [A] l - długość trasy ablowej w strefie, w [m] l - całowita długość trasy ablowej, w[m] Poieważ przewód dostarcza eergie eletrycza tylo podczas pożaru, a podstawie tabeli 4 dla waruów lasy E90 od 30 0 C, ależy przyjąć współczyi p 3,6. Wymagay przerój przewodów zasilających sili pompy ze względu a warue spadu apięcia: - podczas rozruchu silia pompy: