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

niezbędnik elektryka

Julian Wiatr

Marcin Orzechowski

Dobór przewodów

i kabli elektrycznych

niskiego napięcia

(zagadnienia wybrane)

wydani

e j

ubi

euszowe

niezbędnik elektryka

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

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.

1. NAGRZEWANIE SIĘ KABLI I PRZEWODÓW

Głównymi przyczynami nagrzewania się żył kabli i przewodów wskutek przepływu prądu są:

niezerowa rezystancja (straty wynikające z prawa Joule’a),

straty wynikające z histerezy magnetycznej i prądów wirowych w obwodach magnetycznych urządzeń

oraz w metalowych częściach aparatów instalowanych w obwodach elektrycznych,

straty wynikające z własności dielektryków (izolacji) pozostających w zmiennym polu elektrycznym, która jest

przyczyną występowania prądów upływu do ziemi,

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:

obliczeniowa temperatura otoczenia

τ o ,

temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale

τ dd ,

temperatura graniczna dopuszczalna przejściowo

τ dp (w polskich przepisach nieokreślona),

temperatura graniczna dopuszczalna przy zwarciu

τ dz .

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 w artości zostały uzgodnione ze stroną polską.

Obliczeniowa temperatura otoczenia

Tabela 1.1. Obliczeniowe temperatury otoczenia przyjęte w Polsce [18]

Rodzaj przewodu i warunki układania

τ o , w [°C]

Przewody w pomieszczeniach

nienarażonych na bezpośrednie nasłonecznienie

Przewody izolowane

w przestrzeniach zewnętrznych

narażonych na bezpośrednie nasłonecznienie

20 (15; 5) *)

Kable układane w ziemi w zależności od pory roku

Objaśnienia: *) 20°C – lato, 15°C – wiosna i jesień, 5°C – zima

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

Temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale

τ dd jest bezpośrednio uzależniona od materiału

izolacji oraz od warunków otoczenia przewodu. Przekroczenie temperatury

τ dd może doprowadzić do:

skrócenia okresu użytkowania,

pogorszenia właściwości izolacji żył (zwiększenie upływności, zmniejszenie odporności mechanicznej),

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],

długotrwale

τ dd

Materiał izolacji

przejściowo 1)

τ dp

przy zwarciu

τ dz

Bez izolacji, przewody gołe miedziane

100

200

Guma naturalna

200

Papier–olej (kable niskiego napięcia)

200

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: