Julian Wiatr, Marcin Orzechowski- Dobór przewodów i kabli elektrycznych niskiego napięcia (zagadnienia wybrane).pdf

(3857 KB) Pobierz
n
i
e
z
b
ę
d
n
i
k
e
l
e
k
t
r
y
k
a
Julian Wiatr
Marcin Orzechowski
od
Dobór przewodów
i kabli elektrycznych
niskiego napięcia
(zagadnienia wybrane)
LZ
W
ieć
[%
Δ
U ]
3,0
[%
Z
3,0
L
P
W
]
0,5
,75
2
[kW 0
1,0
2,
5
10 50
≤
2
1,2
÷
1,5
00 400
1
÷
50 00
2 4
≥
WL
Δ
U
LZ
W
Δ
U
≤
4
a
w y d a n i e
j u b i l e u s z o w e
n
i
e
z
b
ę
d
n
i
k
e
l
e
k
t
r
y
k
a
Julian Wiatr
Marcin Orzechowski
Dobór przewodów
i kabli elektrycznych
niskiego napięcia
(zagadnienia wybrane)
Warszawa, 2011 r.
RECENZENCI
mgr inż. Leszek Bożek – Wojskowe Biuro Studiów Projektów Budowlanych i Lotniskowych w Warszawie
mgr inż. Witold Zdunek – prezes Oddziału Warszawskiego Stowarzyszenia Polskich Energetyków
KIEROWNIK PROJEKTU
Anna Kuziemska
SKŁAD I ŁAMANIE
Joanna Bilińska
Agencja Reklamowa MEDIUM
Wszelkie prawa zastrzeżone
© Copyright by Dom Wydawniczy MEDIUM
© Copyright by Julian Wiatr
© Copyright by Marcin Orzechowski
ISSN 1642-8722
WYDAWCA I ROZPOWSZECHNIANIE
Dom Wydawniczy MEDIUM
04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18
tel. 22 512 60 60
www.ksiegarniatechniczna.com.pl
Wydanie II
SPIS TREŚCI
1. Nagrzewanie się kabli i przewodów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Zasady doboru przewodów i kabli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. Dobór przewodów i kabli na długotrwałą obciążalność prądową i przeciążalność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Sprawdzanie dobranych przewodów i kabli na warunki zwarciowe oraz wymagania zwarciowe
stawiane zabezpieczeniom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5. Sprawdzanie dobranych kabli lub przewodów na warunek spadku napięcia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6. Sprawdzanie dobranych przewodów i kabli z warunku samoczynnego wyłączenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
7. Wyznaczanie przekroju przewodu neutralnego w obwodach zasilających odbiorniki nieliniowe . . . . . . . . . 36
8. Dobór przewodów do zasilania urządzeń elektrycznych, które muszą funkcjonować w czasie pożaru . . . . 38
9. Dobór przewodów połączonych równolegle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
10. Tabele doboru i oznaczenia przewodów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
11. Dobór przewodów szynowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
OD AUTORÓW
Przewody elektryczne stanowią podstawowy element każdej instalacji elektrycznej stanowiącej wyposażenie
budynku. Od ich poprawnego doboru zależy również bezpieczeństwo osób użytkujących instalację oraz bezpie-
czeństwo pożarowe budynku. Zasady doboru przewodów są jednoznacznie określone w normach przedmioto-
wych, z których jednak projektanci elektrycy nie zawsze korzystają, co w konsekwencji powoduje, że projektowa-
na instalacja może mieć wiele błędów.
Bardzo istotne jest dobranie właściwych zabezpieczeń przewodów i kabli. Problematyka doboru zabezpieczeń
przeciążeniowych oraz zabezpieczeń zwarciowych przewodów i kabli niskiego napięcia jest związana z ich roboczą
i zwarciową obciążalnością prądową. Pierwszym krokiem jest ustalenie wartości spodziewanego prądu obciążenia
I
B
, który stanowi podstawę doboru prądu znamionowego zabezpieczenia I
n
oraz wstępnego doboru obciążalności
długotrwałej I
z
przewodu. Drugim krokiem jest dobór prądu znamionowego i/lub nastawczego zabezpieczenia
nadprądowego w taki sposób, aby wytrzymały prąd I
B
spodziewanego obciążenia oraz prądy załączeniowe, będą-
ce prądami normalnego użytkowania. Trzecim krokiem jest dobór przekroju przewodu w taki sposób, aby spełniał
on wymagania w zakresie wytrzymałości mechanicznej, obciążalności cieplnej długotrwałej i zwarciowej, dopusz-
czalnego spadku napięcia oraz warunki ochrony przeciwporażeniowej zgodnie z wymaganiami normy PN-HD
60364-4-41:2009
Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa.
Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
Osobnym problemem jest dobór przewodów do zasilania urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie
pożaru, kiedy występuje wysoka temperatura powodująca znaczny wzrost rezystancji przewodów zasilających.
Zagadnienia te nie zostały dotychczas objęte normalizacją, w związku z czym często projektanci nieświadomie
popełniają podczas projektowania instalacji wiele błędów, mimo że pozornie dobór przewodów został wykonany
zgodnie z obowiązującymi przepisami i normami.
Generalnie w obwodach bezpieczeństwa, do których należy zaliczyć urządzenia ppoż., takie jak np. oświetlenie
awaryjne, pompy pożarowe, pompy tryskaczowe, DSO oraz dźwigi dla ekip ratowniczych, a także obwody bezpie-
czeństwa w ruchu lotniczym, kolejowym, drogowym i wodnym oraz w obwodach kontroli dostępu, nie należy
stosować wyłączników różnicowoprądowych oraz zabezpieczeń przeciążeniowych. W obwodach tych w celu
wyeliminowania przypadkowych zadziałań, prądy znamionowe lub nastawcze zabezpieczeń zwarciowych należy
zawyżyć o jeden lub dwa stopnie w porównaniu z zwartością wynikającą ze zwykłych zasad ich doboru. Przy dobo-
rze zabezpieczeń należy również pamiętać o zachowaniu wybiórczości ich działania z zabezpieczeniami usytuowa-
nymi na niższych stopniach zabezpieczeń.
Niniejsze opracowanie w zamierzeniu autorów ma być podręczną „ściągą” dla projektantów i wykonawców, z któ-
rej będą mogli zawsze skorzystać w warunkach budowy. Zostało ono wydane z okazji jubileuszu 10-lecia istnienia
na rynku wydawniczym miesięcznika „elektro.info”. Czytelników, którzy chcieliby pogłębić swoją wiedzę w zakresie
doboru przewodów i kabli nn oraz ich zabezpieczania, zachęcamy do lektury książki pt. „Ochrona przeciwporaże-
niowa oraz dobór przewodów i ich zabezpieczeń w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia”, naszego autor-
stwa, wydanej w ramach serii wydawniczej „Zeszyty dla elektryków”.
Julian Wiatr
Marcin Orzechowski
Warszawa, sierpień, 2011 r.
3
1. NAGRZEWANIE SIĘ KABLI I PRZEWODÓW
Głównymi przyczynami nagrzewania się żył kabli i przewodów wskutek przepływu prądu są:
q
niezerowa rezystancja (straty wynikające z prawa Joule’a),
q
straty wynikające z histerezy magnetycznej i prądów wirowych w obwodach magnetycznych urządzeń
oraz w metalowych częściach aparatów instalowanych w obwodach elektrycznych,
q
straty wynikające z własności dielektryków (izolacji) pozostających w zmiennym polu elektrycznym, która jest
przyczyną występowania prądów upływu do ziemi,
q
oddziaływanie środowiska.
Decydujący wpływ na prawidłowy dobór przewodów i kabli mają straty wynikające z prawa Joule’a, czyli spo-
wodowane przepływem prądu przez przewód o niezerowej rezystancji.
Przy wyznaczaniu wymaganego przekroju przewodu lub kabla definiuje się następujące temperatury:
q
obliczeniowa temperatura otoczenia
τ
o
,
q
temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale
τ
dd
,
q
temperatura graniczna dopuszczalna przejściowo
τ
dp
(w polskich przepisach nieokreślona),
q
temperatura graniczna dopuszczalna przy zwarciu
τ
dz
.
Obliczeniowa temperatura otoczenia
τ
o
jest to najwyższa temperatura powietrza lub ziemi otaczających roz-
ważane urządzenie elektryczne, występująca stale lub okresowo, w normalnych warunkach użytkowania.
W
tabeli 1.1.
zostały podane obliczeniowe temperatury otoczenia występujące w Polsce określone w normie IEC
60287-3-1/A1:1999
Electric cables. Calculation of the current rating. Part 3-1: Sections on operating conditions. Refe-
rence operating conditions and selections of cable type,
których
wartości
zostały uzgodnione ze stroną polską.
Tabela 1.1.
Obliczeniowe temperatury otoczenia przyjęte w Polsce [18]
Rodzaj przewodu i warunki układania
Przewody w pomieszczeniach
Przewody izolowane
w przestrzeniach zewnętrznych
nienarażonych na bezpośrednie nasłonecznienie
narażonych na bezpośrednie nasłonecznienie
τ
o
, w [°C]
25
25
40
20 (15; 5)
*)
Kable układane w ziemi w zależności od pory roku
Objaśnienia:
*)
20°C – lato, 15°C – wiosna i jesień, 5°C – zima
Temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale
τ
dd
jest to najwyższa temperatura, do jakiej mogą nagrze-
wać się żyły przewodów i stykające się z nimi warstwy izolacji przez czas nieograniczony przy zachowaniu trwało-
ści termicznej izolacji na poziomie 20–30 lat. Wartość temperatury
τ
dd
jest bezpośrednio uzależniona od materiału
izolacji oraz od warunków otoczenia przewodu. Przekroczenie temperatury
τ
dd
może doprowadzić do:
q
skrócenia okresu użytkowania,
q
pogorszenia właściwości izolacji żył (zwiększenie upływności, zmniejszenie odporności mechanicznej),
q
zwiększenia zagrożenia pożarowego.
Temperatura graniczna dopuszczalna przejściowo
τ
dp
jest to najwyższa temperatura, jaką dopuszcza się przy
sporadycznie występujących awaryjnych przeciążeniach ruchowych o ograniczonym czasie trwania, np. nie dłużej
niż 100 h w ciągu roku i nie dłużej niż 500 h w całym przewidywanym okresie eksploatacji. Przeciążenia takie wywo-
łują dodatkowe zużycie termiczne izolacji, np. w odniesieniu do jednego przeciążenia − nie większe niż 0,1%
trwałości i nie dłuższe niż 200 h przewidywanego czasu eksploatacji. Wartość temperatury
τ
dp
jest bezpośrednio
uzależniona od materiału izolacji oraz od warunków otoczenia przewodu.
W
tabeli 1.2.
zostały przedstawione dopuszczalne temperatury przewodów bez izolacji oraz w izolacji wykona-
nej z różnych materiałów [18].
Tabela 1.2.
Temperatura graniczna dopuszczalna dla przewodów w zależności od rodzaju materiału izolacji [18]
Temperatura graniczna dopuszczalna, w [°C],
Materiał izolacji
długotrwale
τ
dd
80
60
65
przejściowo
1)
τ
dp
100
60
80
przy zwarciu
τ
dz
200
200
200
Bez izolacji, przewody gołe miedziane
Guma naturalna
Papier–olej (kable niskiego napięcia)
4

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin