Obciążalność oraz ...

Obciążalność oraz zabezpieczenia nadprądowych przewodów i kabli - komentarz, SEP-uzupełniające

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Odpowiedzi na pytania
dotyczące obciążalności oraz zabezpieczeń nadprądowych przewodów i kabli
Szkolenie dla Kujawsko-Pomorskiej Okręgowej Izby Inżynierów Budownictwa,
Bydgoszcz – Toruń – Włocławek, 25-26 kwietnia 2008 r.
Pytanie 1
Aktualna norma PN-IEC 60364-5-523:2001 w porównaniu z tablicami obciążalności przewodów
podanymi w Zarządzeniu nr 29 Ministra Górnictwa i Energetyki z 17 lipca 1974 r. dla tych samych
przekrojów podaje obciążalność mniejszą o około 20 %. Skąd taka zmiana?
Odpowiedź
Po pierwsze, nie nastąpiła nowelizacja polskich przepisów, czyli ich korekta w następstwie ze-
brania doświadczeń z wieloletniego praktycznego stosowania, przy utrzymaniu zasadniczej koncepcji.
Polskie przepisy zostały zastąpione przez normę międzynarodową IEC, opracowaną przez komitet
techniczny TC 64 (IEC), bez naszego znaczącego udziału. Strona polska ograniczyła się do tłumacze-
nia tekstu normy międzynarodowej, tłumaczenia nieudolnego, a miejscami pokrętnego, sugerującego
nieczyste intencje skutkujące zwiększonym popytem na miedź.
Po drugie, jeżeli po raz pierwszy jakieś uregulowania opracowuje się w skali międzynarodowej,
to trudno oczekiwać, by pokrywały się one z dotychczasowymi rozbieżnymi przepisami różnych kra-
jów członkowskich. Przeważa punkt widzenia i/lub interesy krajów bogatszych, czynnie uczestniczą-
cych w międzynarodowych pracach normalizacyjnych poprzez przewodniczenie komitetom technicz-
nym i delegowanie dobrze przygotowanych ekspertów na każde zebranie.
Po trzecie, w normie IEC przyjęto klasyfikację sposobów układania przewodów w budynkach
bardziej rozbudowaną niż w dawniejszych polskich przepisach, co utrudnia porównywanie tablic ob-
ciążalności.
Po czwarte, dokładność większości obliczeń w dziedzinie instalacji i urządzeń elektrycznych jest
w najlepszym razie rzędu ± 5 %, a obliczenia i reprezentatywne wyniki pomiarów dotyczące nagrze-
wania przewodów, aparatów i maszyn mogą być obarczone błędem jeszcze większym. Zatem kilku-
procentowe (tzn. poniżej ± 10 %) rozbieżności między tablicami obciążalności o różnym pochodzeniu
mogą być wynikiem akceptowalnego błędu obliczeń i drobnych różnic warunków pomiarów, a nie
innej koncepcji podejścia.
Po piąte, przyjęte wartości obciążalności długotrwałej mogą być świadomie nieco obniżone, aby
zapewnić większy niż dawniej zapas trwałości, większy resurs, na zużycie cieplne w następstwie
zwarć i przeciążeń.
Po szóste, porównywać trzeba dawniejsze i obecne obciążalności przy tej samej temperaturze
otoczenia 25°C, a nie dawne dla temperatury 25°C, a obecne dla 30°C, bo tak je w normie podano.
Przed porównywaniem trzeba dokonać korekty temperaturowej, zgodnie z tablicą 52-D1 normy.
Jeżeli porównać wartości obciążalności długotrwałej podobnie układanych
przewodów instala-
cyjnych
według PN-IEC 60364-5-523:2001 oraz według PBUE z roku 1974 (tabl. 1), to widać w no-
wej normie obciążalność na ogół mniejszą o 5÷15 %, ale są też przypadki odwrotne (przy sposobie
układania E). Nie są to zatem duże rozbieżności w wartościach dopuszczalnego prądu obciążenia.
Trzeba jednak pamiętać, że przy przeciętnej zależności obciążalności przewodów instalacyjnych od
przekroju:
s
0
625
,
obniżenie w normie obciążalności
o 10
÷
15 %
oznacza zwiększenie zużycia
z
miedzi
o 15
÷
23 %
.
1
,
I
∝
Tablica 1.
Porównanie obciążalności długotrwałej
I
z
[A] przewodów miedzianych o izolacji polwinitowej przy tempe-
raturze otoczenia 25°C według PN-IEC 60364-5-523 (wiersze górne antykwą) oraz
według PBUE (wiersze
dolne pogrubionym italikiem)
Ułożenie
A1
C
E
Liczba żył
obciążonych
prądem
2
3
2
3
2
3
Przekrój
[mm
2
]
Obciążalność długotrwała przewodów [A] według PN-IEC 60364-5-523
Obciążalność długotrwała przewodów [A] według PBUE
1,5
16,5
14,5
21
18,5
23
19,5
17
15
25
22
22
19
2,5
21
19
29
25
32
27
24
21
34
30
30
27
4
28
25
38
34
42
36
31
28
45
40
40
33
6
36
33
49
43
54
46
40
36
58
51
51
46
10
49
45
67
60
74
64
55
49
80
70
70
62
16
65
59
90
81
100
85
74
66
107
95
95
84
25
85
77
119
102
126
107
98
87
139
123
123
110
35
105
94
146
126
157
134
120
107
174
154
154
136
50
126
114
178
153
191
162
150
134
217
192
192
170
PBUE, tabl. 5
Kolumny 7, 8
Kolumny 11, 12
Kolumny 16, 17
Bardziej powinny niepokoić wartości obciążalności
kabli ułożonych bezpośrednio w ziemi
.
Rzut oka na tablicę 2 dowodzi, że na przykład do obliczeniowego prądu szczytowego 250 A wy-
starczał według PBUE kabel
YKY 4
×
70 mm
2
i wystarcza
YKY 4
×
95 mm
2
według normy nie-
mieckiej VDE i według normy francuskiej NF C 15-100. Natomiast według PN-IEC 60364-5-
523:2001 potrzebny jest kabel YKY
4
×
150 mm
2
temu, kto wie i potrafi obciążalność przeliczyć na
konduktywność cieplną polskich gruntów i wyjdzie
YKY 4
×
240 mm
2
temu, kto bezgranicznie za-
ufa głupawemu tłumaczeniu drugiego akapitu punktu 523.3.1 normy, że korekta obciążalności we-
dług tablicy 52-D3 dotyczy tylko gruntu o rezystywności cieplnej
większej
niż 2,5 K⋅m/W (powin-
no być:
innej
niż 2,5 K⋅m/W).
2
Tablica 2. Obciążalność długotrwała ułożonych w ziemi kabli YKY o trzech obciążonych żyłach
Obciążalność długotrwała [A] według różnych przepisów i norm
PN-IEC 60364-5-523:2001
Przekrój żyły
PBUE zeszyt 10
VDE 0298
Teil 2:1979
NF C
15-100:1991
w gruncie
1,0 K⋅m/W
w gruncie
2,5 K⋅m/W
mm
2
A
A
A
A
A
1,5
28
26
26
21
18
2,5
37
34
34
28
24
4
50
44
44
37
31
6
61
56
56
46
39
10
82
75
74
61
52
16
110
98
96
79
67
25
145
128
123
101
86
35
175
157
147
122
103
50
210
185
174
144
122
70
260
218
216
178
151
95
305
275
256
211
179
120
355
313
290
240
203
150
405
353
328
271
230
185
455
399
367
304
258
240
535
464
424
350
297
300
605
524
480
396
336
Jeżeli z uznanych reguł technicznych naprawdę wynika konieczność dwu- bądź trzykrotnego
zwiększenia przekrojów kabli w porównaniu z wymaganiami poprzednich przepisów, to znaczy, że
pod ziemią już nie ma kabli dawniej ułożonych, dobranych według starszych przepisów; wszystkie
dawno się popaliły.
3
Pytanie 2
Problem zabezpieczenia przeciążeniowego przewodów według aktualnie obowiązujących norm jest
zachowany, gdy stosunek obciążalności przewodu
I
z
do prądu znamionowego wkładki topikowej
I
nF
wynosi
I
z
/
I
nF
≥ 1,1. Według wcześniej obowiązującej normy (PN-57/E-05022
Urządzenia elek-
troenergetyczne. Zabezpieczenia nadmiarowoprądowe przewodów w urządzeniach odbiorczych
)
pełne zabezpieczenie przeciążeniowe przewidywała grupa 5 przewodów, co dawało stosunek
I
z
/
I
nF
> 1,7. Dlaczego takie zmiany w normalizacji międzynarodowej?
Odpowiedź
Nie są to zmiany w normalizacji międzynarodowej, bo obecne arkusze 43 i 473 są pierwszym
opracowaniem tej problematyki przez komitet IEC. Ich pierwowzorem jest wcześniejsza wersja
normy francuskiej NFC 15 100. Operowanie stosunkiem
I
z
/
I
nF
nie jest przejrzyste, bo z prądem
znamionowym wkładek topikowych zmienia się stosunek
I
2
/
I
nF
(górnego prądu probierczego
wkładki
I
2
do jej prądu znamionowego
I
nF
). Porównując podobne uproszczone zasady zabezpiecza-
nia przewodów od przeciążeń wprowadza się dwa inne wskaźniki:
Stopień wyzyskania przewodu
(niem.
Nutzungsgrad
) rozumiany jako stosunek największego
prądu, jaki można w nim dopuścić długotrwale (prądu znamionowego ciągłego urządzenia za-
bezpieczającego
I
n
) do obciążalności długotrwałej przewodu
I
z
n
=
I
n
≤
1,00
I
z
Stopień zabezpieczenia
(niem.
Schutzgrad
), czyli stosunek górnego prądu probierczego urzą-
dzenia zabezpieczającego
I
2
do obciążalności długotrwałej przewodu
I
z
S
=
I
2
≤
1,45
I
z
Tablica 3. Stopień zabezpieczenia przewodów wymagany przez normę PN-57/E-05022
z roku 1957
Prąd znamio-
nowy bez-
piecznika
Stopień zabezpieczenia
dla przewodów grupy
Prąd zna-
mionowy bez-
piecznika
Stopień zabezpieczenia
dla przewodów grupy
1
3
5
1
3
5
A
−
−
−
A
−
−
−
6
1,42
1,90
0,95
160
1,45
2,21
1,01
10
1,46
2,11
1,00
200
1,45
2,21
1,01
15
1,58
2,38
1,06
225
1,45
2,20
1,01
16
1,60
2,34
1,05
250
1,45
2,20
1,01
20
1,33
2,00
0,89
260
1,45
2,20
1,01
25
1,33
2,00
0,91
300
1,45
2,20
1,01
32
1,42
2,13
1,00
315
1,45
2,20
1,01
35
1,44
2,15
1,00
350
1,45
2,20
1,01
40
1,45
2,21
1,00
400
1,45
2,21
1,01
50
1,45
2,16
1,00
430
1,45
2,21
1,01
60
1,45
2,18
1,00
500
1,45
2,20
1,01
63
1,44
2,19
1,01
600
1,45
2,21
1,01
80
1,45
2,21
1,01
630
1,45
2,21
1,01
100
1,45
2,19
1,01
800
1,45
2,21
1,01
125
1,45
2,20
1,01
1000
1,45
2,21
1,01
4
Przytoczone wartości graniczne
n
= 1,00 oraz
S
= 1,45 są uzgodnionym międzynarodowo
kompromisem między dążeniem do zapewnienia jak najlepszego wyzyskania przewodu i zarazem
skutecznego jego zabezpieczenia od przeciążeń. Procedura przyjęta przez IEC nie uwzględnia rze-
czywistej charakterystyki przeciążeniowej przewodu, a zwłaszcza jego cieplnej stałej czasowej, a
ogranicza się do przybliżonego sprawdzenia wzajemnego usytuowania asymptot obu charakterystyk
czasowo-prądowych (
t-I
): charakterystyki przeciążalności przewodu i charakterystyki działania
zabezpieczenia nadprądowego.
Zasady zabezpieczania przewodów zawarte w normie PN-IEC 60364 dotyczą tylko instalacji
w budynkach. Bywają one przedstawiane jako podejście nowatorskie. Warto więc przypomnieć, że
podobne wymagania formułowały najdawniejsze przepisy elektrotechniczne z lat 20. XX wieku.
Polska Norma PN/E-10 z roku 1928 (wznawiana w latach 1932 i 1946), wzorując się na wcześniej-
szych przepisach VDE, dla bezpieczników o prądzie znamionowym
I
nF
≥ 20 A wymagała
stopnia
zabezpieczenia
S
= 1,28.
Wystarczy też sięgnąć do późniejszej Polskiej Normy PN-57/E-05022 i obliczyć wymagany
przez nią
stopień zabezpieczenia
przewodów, by mieć porównywalną miarę (tabl. 3). Jak widać
spełnienie dzisiejszego wymagania ze stopniem zabezpieczenia
S
=
1,45, to nic innego, jak koordy-
nacja bezpiecznika z przewodem zaliczonym do grupy 1 w poprzedniej normie PN-57/E-05022.
Drobne rozbieżności dla bezpieczników 15÷25 A wynikają stąd, że z biegiem lat zmieniały się
wymagania co do krotności górnego prądu probierczego tych bezpieczników.
Grupa 1 (
S
= 1,45) obejmowała według wspomnianej normy i przepisów PBUE przewody
ułożone na stałe, użytkowane w warunkach nieprzemysłowych, a także nieliczne inne przypadki
(zwłaszcza obwody oświetlenia awaryjnego). Norma IEC po prostu rozszerza koncepcję zabezpie-
czenia przewodów według „grupy 1” na wszelkie przewody w budynkach i tylko na tym polega jej
„nowatorstwo”. Warunek 1,45⋅
I
z
≥
I
2
polscy elektrycy stosowali od roku 1957 (warunek 1,28⋅
I
z
≥
I
2
od roku 1928 wg PN/E, a wcześniej wg VDE), chociaż wielu o tym nie wiedziało, jak molierowski
mieszczanin chcący zostać szlachcicem
nie miał żywego pojęcia o tym, że już przeszło 40 lat mówi
prozą
.
Grupa 5 (
S
= 1,00) rzeczywiście obejmowała przewody użytkowane w miejscach niebez-
piecznych pod względem wybuchowym, ale tylko obwody, które nie miały na początku łącznika
samoczynnego (wyłącznika lub stycznika z przekaźnikiem przeciążeniowym). W takich obwodach
za bezpiecznikiem
I
nF
= 100 A wymagany był przewód o obciążalności
I
z
= 159 A. Jeżeli jednak w
obwodzie było zabezpieczenie przeciążeniowe w postaci wyłącznika lub stycznika z przekaźnikiem
przeciążeniowym, to zgodnie z p. 3.2.5 normy PN-57/E-05022 i tak obowiązywał dobór obciążal-
ności
przewodu ostrzejszy niż obecnie:
0,8⋅
I
z
≥
I
2
czyli
I
⋅
≥
1
25
I
2
niż obecnie:
1,45⋅
I
z
≥
I
2
,
czyli
I
≥
I
2
=
0
69
⋅
I
z
1,45
2
W rezultacie za łącznikiem samoczynnym z wyzwalaczem lub przekaźnikiem przeciążenio-
wym o prądzie nastawczym
I
nast
= 100 A wymagany był przewód o obciążalności długotrwałej
I
z
=
1,25⋅ 1,2⋅100 = 150 A (obecnie wystarcza przewód
I
z
= 83 A). Zatem dawało to oszczędności − w
porównaniu z zabezpieczeniem samym bezpiecznikiem − tylko w obwodach silnikowych, w któ-
rych ze względu na prądy rozruchowe bezpiecznik miał prąd znamionowy znacznie większy niż
100 A.
Z tych porównań wynika, że dawniejsze przepisy gwarantowały wyższą skuteczność zabez-
pieczeń przed cieplnymi skutkami prądów przeciążeniowych w strefach zagrożonych wybuchem,
ale pełny osąd wymagałby porównania dawnego i obecnego stan wszelkich norm i przepisów doty-
czących instalacji i urządzeń elektrycznych w miejscach niebezpiecznych pod względem wybu-
chowym.
5
z
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl