background image

 

Spis treści 

1. Baterie kondensatorowe ..................................... 1 

1.1 Dobór baterii kondensatorowej..................... 1 

1.2 Zabezpieczenia baterii kondensatorowych .. 1 

1.3 Dobór kabli ................................................... 2 

1.4  Regulator  mocy  biernej:  czas  zwłoki  i 
wielkość C/K ....................................................... 2 

1.5 Przekładnik prądowy .................................... 2 

1.6 Przykładowy schemat połączeń ................... 2 

1.7  Dobór  kondensatorów  w  zależności  od 
harmonicznych w sieci ....................................... 2 

2. Dobór transformatora ......................................... 3 

3.  Sprawdzenie  skuteczności  środków  ochrony 
przeciwporażeniowej .............................................. 3 

4.  Sprawdzenie  dobranych  przewodów  i  kabli  na 
warunki zwarciowe ................................................. 6 

5. 

Sprawdzenie 

selektywności 

zadziałania 

zabezpieczeń.......................................................... 8 

6. Zabezpieczenie obwodów oświetleniowych ..... 10 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Baterie kondensatorowe 

1.1 Dobór baterii kondensatorowej 

Naturalny  współczynnik  mocy  można  wyznaczyć  z 
zależności: 

=

 

gdzie: 

– 

liczba 

rozdzielnic 

siłowych 

(RS) 

oświetleniowych (RO);  

Q

i

 – moc bierna i-tej rozdzielnicy; 

P

i

 – moc czynna i-tej rozdzielnicy; 

tgϕ

nat

– współczynnik mocy naturalny; 

tgϕ

zad

– współczynnik mocy wymagany przez zakład 

energetyczny. 

= ∙ (

≥  

Q

bat

 – moc bierna baterii kondensatorowych; 

Q

b

 – moc bierna do skompensowania; 

P – całkowita moc czynna odbiorów RS i RO. 

1.2 

Zabezpieczenia 

baterii 

kondensatorowych 

Prąd 

znamionowy 

baterii 

kondensatorowej 

wyznacza się z zależności: 

=

√3 ∙

 

gdzie: 

I

n

 – prąd znamionowy baterii kondensatorowej; 

Wyłącznik  (dobór  wyłącznika  w  zależności  od 
wartości prądu biernego baterii I

n

): 

a)

 

Bateria standardowa :  

1,36 In; 

b)

 

Bateria wzmocniona : 

1,50 In; 

background image

 

c)

 

Bateria dławikowa :  

1,21 In 

Bezpieczniki (dobór w zależności od wartości prądu 
biernego kondensatora In): 

a)

 

Kondensatory standardowe :  

1,6 In; 

b)

 

Kondensatory wzmocnione :  

1,6 In; 

c)

 

Kondensatory z dławikami :  

1,5 In. 

1.3 Dobór kabli 

Kable  muszą  być  dobierane  co  najmniej  na  prąd 
1,5·In. 

≤  

= 1,5 ∙  

!

≤ 1,45 ∙  

gdzie: 

!

= 1,6 ∙  dla bezpieczników od 20 A w górę; 

!

= 1,45 ∙  dla wyłączników. 

1.4  Regulator  mocy  biernej:  czas  zwłoki  i 
wielkość C/K 

Ostrzeżenie: 

Czas 

pomiędzy 

kolejnymi 

załączeniami 

tego 

samego 

członu 

kondensatorowego  musi  być  nastawiony  na 
minimalną wartość 50 sekund w celu uwzględnienia 
czasu  rozładowania  kondensatora.  Nie  wolno 
ustawiać  mniejszej  wartości  niż  zalecana  przez 
producenta  ponieważ  może  to  doprowadzić  do 
uszkodzenia kondensatorów i styczników. 

Próg  wartości  prądu  biernego  (C/K)  przy  którym 
regulator włącza pierwszy stopień (człon) baterii: 

C - prąd pierwszego stopnia 

K - przekładnia przekładnika prądowego 

Moc  pierwszego  stopnia  jest  zawsze  mniejsza  lub 
równa pozostałym stopniom baterii. 

Przykład: 

Moc pierwszego stopnia: 30 kvar 400 V (3~) 50 Hz 

Przekładnik prądowy: 1000 / 5 A. 

$ =

∙ √3

=

30000

400 ∙ √3

= 43,3& 

K = 1000/5 = 200 stąd C/K = 43,3 / 200 = 0,21. 

1.5 Przekładnik prądowy 

Przekładnik  prądowy  musi  być  zainstalowany 
powyżej  baterii  i  odbiorów.  Jeżeli  pomiar  napięcia 
dokonywany  przez  regulator  jest  między  fazą  L2  i 
L3  to  przekładnik  prądowy  instalowany  jest  w  fazie 
L1  i  analogicznie  przy  pomiarze  napięcia  między 
fazami L1 i L2 przekładnik instalujemy w fazie L3. 
Dane techniczne: 
Prąd wtórny : 5 A 
Moc (min.) : 5 VA 
Dokładność : klasa 1 

1.6 Przykładowy schemat połączeń 

 

1.7  Dobór  kondensatorów  w  zależności  od 
harmonicznych w sieci 

Zasadnicze 

odbiory 

wprowadzające 

wyższe 

harmoniczne:  napędy;  prostowniki;  spawarki; 
świetlówki; przekształtniki (UPS); piece łukowe.  

Do 

doboru 

odpowiedniego 

typu 

urządzeń 

kompensacyjnych 

(kondensatorów, 

modułów 

kompensacyjnych  lub  baterii  kondensatorów) 
potrzebna  jest  wielkość  mocy  pozornej  Gh 
generatorów  harmonicznych  (w  kVA)  i  moc 
transformatora 

SN/nn 

(w 

kVA). 

Poniżej 

background image

 

przedstawiono  uproszczone  kryteria  doboru  baterii 
kondensatorowych  zależnie  od  poziomu  wyższych 
harmonicznych. 

a)  Jeżeli  Gh  /  Sn  ≤  15  %  -  kondensatory 
standardowe 

b)  Jeżeli  15%  <  Gh  /  Sn  ≤  25%  -  kondensatory 
wzmocnione (typ H – overrated) 

c)  Jeżeli  25%  <  Gh  /  Sn  ≤  60%  -  kondensatory 
wzmocnione + dławiki ochronne (detuned type) 

c) Jeżeli Gh / Sn > 60% - rozwiązanie nietypowe 

Uwaga: 

Kondensatory 

wzmocnione 

różnią 

się 

od 

standardowych  grubszą  folią  polipropylenową  w 
celu  zwiększenia  wytrzymałości  elektrycznej  z 
powodu 

wyższych 

harmonicznych, 

napięcie 

znamionowe  kondensatora  wzmocnionego  wynosi 
440  V  dla  sieci  400  V.  W  układzie  z  dławikami 
stosujemy  zawsze  kondensatory  wzmocnione  i 
specjalnie przeznaczone do połączenia z dławikiem 
ze 

względu 

na 

wymaganą 

częstotliwość 

rezonansową układu LC. 

Przykład: 

Dla sieci 400 V, 50 Hz: 

Kondensatory  standardowe:  napięcie  znamionowe 
kondensatora = 400 V 

Kondensatory  wzmocnione:  napięcie  znamionowe 
kondensatora = 440 V 

Układ  z  dławikiem:  kondensatory  wzmocnione  440 
V + dławiki dostrojone do n=4,3 (215 Hz dla sieci 50 
Hz - ochrona przed 5-tą i wyższymi harmonicznymi) 

2. Dobór transformatora 

Moc pozorną transformatora wyznacza się z 
poniższej zależności: 

'

(

= )(

(

*

)

!

+( (

(

*

)

!

 

'

(

≤ '

( ,

≤ - ∙ '

(

 

k  –  współczynnik  uwzględniający  przeciążenie 
transformatora  (np.  1,25  odpowiada  125% 
przeciążenia); 

P

tr

  –  moc  czynna  odbiorów  podłączanych  do 

transformatora; 

Q

tr

  –  moc  bierna  odbiorów  podłączanych  do 

transformatora; 

Q

bat

 – moc bierna baterii kondensatorowej; 

S

tr

 – minimalna moc transformatora obliczeniowa; 

S

trafo

 – moc dobranego transformatora. 

3. Sprawdzenie skuteczności środków 
ochrony przeciwporażeniowej 

Rodzaje ochrony przeciwporażeniowej: 

-  ochrona  przed  dotykiem  bezpośrednim  (ochrona 
podstawowa, np. barierki ochronne, obudowy itp.); 

-  ochrona  przed  dotykiem  pośrednim  (ochrona 
dodatkowa). 

Jeżeli  napięcie  niebezpieczne  (powyżej  50  V  dla 
AC)  pojawi  się  na  częściach  normalnie  nie 
będących  pod  napięciem,  zabezpieczenie  musi 
wyłączyć obwód elektryczny w odpowiednim czasie. 
Dla  sieci  TN-S,  wyróżnia  się  następujące  czasy 
maksymalnych wyłączeń: 

- 0,4 sekundy dla zwarć jednofazowych; 

- 0,2 sekundy dla zwarć trójfazowych; 

- 5,0 sekund dla obwodów rozdzielczych. 

Samoczynne 

szybkie 

wyłączenie 

napięcia 

następuje, gdy spełniony jest warunek: 

.

≥  

I

k1

 – prąd zwarcia jednofazowego; 

I

a

  –  prąd  zapewniający  szybkie  skuteczne 

wyłączenie napięcia. 

background image

 

Wartość  prądu  I

a

  wyznacza  się  z  następującej 

zależności: 

= - ∙  

gdzie:  k  –  współczynnik  zwielokratniający  zależny 
od  rodzaju  zabezpieczenia;  I

n

  –  prąd  znamionowy 

zabezpieczenia. 

Wartość  k  dla  bezpieczników  można  odczytać  z 
poniższej tabeli: 

Rod
zaj 

I

n

 [A] 

k  

(dla 0,2s) 

k  

(dla 0,4s) 

k  

(dla 5,0s) 

10 

16 

20 

25 

32 

35 

40 

50 

63 

 

9,5 

8,6 

9,9 

8,7 

8,3 

8,6 

9,1 

8,3 

9,5 

10,6 

10,6 

11,6 

 

7,7 

8,2 

7,2 

7,5 

7,2 

8,1 

7,1 

7,8 

8,7 

9,7 

9,9 

 

4,3 

4,6 

4,2 

4,3 

4,2 

4,1 

4,4 

4,1 

4,4 

4,9 

5,3 

 

10 

16 

20 

25 

35 

50 

63 

80 

100 

125 

160 

200 

 

5,6 

7,4 

5,1 

5,6 

5,8 

6,1 

6,6 

8,75 

8,9 

11,2 

9,37 

10,75 

 

4,6 

5,2 

6,2 

4,3 

4,5 

4,9 

4,9 

5,3 

5,9 

6,5 

6,75 

8,8 

8,43 

8,25 

 

2,6 

2,6 

3,1 

2,9 

2,9 

3,1 

3,12 

3,4 

4,1 

3,87 

4,15 

 

10 

16 

20 

25 

32 

35 

40 

50 

63 

9,5 

9,7 

10,3 

9,8 

12 

11,3 

12,6 

12,4 

12,6 

12,3 

13,8 

13 

8,8 

8,3 

9,3 

9,7 

10,2 

10,1 

10,2 

10,1 

11,3 

10,3 

4,5 

4,2 

4,6 

4,6 

5,2 

5,2 

5,2 

5,4 

5,6 

5,1 

5,9 

5,6 

80 

 

12,5 

 

10,5 

 

5,4 

 

10 

16 

20 

25 

32 

35 

40 

50 

63 

80 

100 

125 

160 

200 

224 

250 

280 

300 

315 

355 

400 

425 

450 

500 

560 

630 

710 

800 

900 

1000 

1250 

 

9,7 

8,6 

7,6 

8,6 

8,6 

9,4 

9,5 

9,9 

10,7 

10,7 

11,8 

12 

13,8 

13,2 

14,9 

9,2 

14 

10,1 

10,4 

15,8 

10,8 

15 

11,6 

12,1 

18 

12,1 

19,5 

11,7 

18,9 

13,4 

20 

25,1 

 

7,3 

7,5 

6,3 

6,7 

7,6 

7,8 

8,3 

8,1 

9,1 

9,1 

10 

10 

11,8 

11,3 

12 

7,8 

11,9 

8,4 

8,4 

13,4 

9,1 

12,7 

9,6 

10,6 

14,6 

10,4 

15,1 

10,1 

16,9 

10,9 

15,5 

20 

 

4,5 

4,3 

4,6 

3,9 

4,3 

4,2 

5,1 

4,8 

5,6 

4,9 

5,4 

5,9 

5,7 

5,7 

6,5 

5,5 

6,3 

5,2 

5,4 

7,2 

5,6 

7,5 

5,8 

6,5 

8,1 

5,8 

8,75 

6,1 

8,5 

10,5 

 

20 

25 

32 

40 

50 

63 

80 

100 

125 

160 

200 

250 

 

4,25 

4,4 

4,15 

4,3 

4,46 

4,36 

4,41 

4,82 

4,76 

4,53 

4,7 

5,64 

 

3,7 

3,72 

3,56 

3,57 

3,6 

3,73 

4,03 

4,13 

4,03 

4,1 

4,56 

 

2,45 

2,48 

2,43 

2,45 

2,4 

2,41 

2,47 

2,35 

2,81 

2,87 

2,99 

2,92 

 

A – wkładki małogabarytowe; 

B – wkładki instalacyjne szybkie; 

C – wkładki instalacyjne zwłoczne; 

D – wkładki przemysłowe zwłoczne; 

E – wkładki przemysłowe szybkie. 

background image

 

Wartość  k  dla  wyłączników  małogabarytowych 
(modułowych)  wyznacza  się  odpowiednio:  k=5  dla 
ch-ki  „B”;  k=10  dla  ch-ki  „C”;  k=20  dla  ch-ki  „D”. 
Wyłączniki  małogabarytowe  to  wyłączniki  do 
montażu  na  szynę  DIN  (TH35)  o  prądzie 
znamionowym  do  63  A,  w  wyjątkowych  sytuacjach 
do 125A. 

Wartość  k  dla  wyłączników  wielkogabarytowych 
przyjmuje  wartość  nastawialną  od  0  do  10.  W 
przypadku 

wyłączników 

wielkogabarytowych 

korzysta się z zależności: 

= - ∙

(

 

gdzie: I

r

 to prąd nastawy członu przeciążeniowego – 

patrz poniżej. 

Wyłączniki wielkogabarytowe do 250 A (wg katalogu 
Legrand): 

uwaga: w poniższych tabelach I

m

 = I

a

 

Wyłączniki wielkogabarytowe do 630 A (wg katalogu 
Legrand): 

 

 

 

 

 

 

background image

 

Wyłączniki  wielkogabarytowe  do  1250/1600  A  (wg 
katalogu Legrand): 

 

4. 

Sprawdzenie 

dobranych 

przewodów  i  kabli  na  warunki 
zwarciowe 

Dopuszczalny  czas  przepływu  prądu  zwarciowego 
przez  kabel/przewód  powinien  być  taki,  aby 
temperatura  kabla/przewodu  w  wyniku  zwarcia  nie 
przekraczała dopuszczalnej temperatury granicznej, 
jaką jest w stanie wytrzymać. 

Dopuszczalny  czas  trwania  zwarcia  t  można 
wyznaczyć z zależności: 

= (- ∙

'

)

!

 

gdzie: 

I  –  prąd  zwarcia  trójfazowego  (dla  obwodów 
trójfazowych)  lub  jednofazowego  (dla  obwodów 
jednofazowych); 

S – przekrój kabla/przewodu; 

k  –  współczynnik  dla  przewodów  roboczych,  który 
wynosi odpowiednio: 

izolacja PVC (S≤300 mm

2

): Cu, k=115; Al, k=76; 

izolacja PVC (S>300 mm

2

): Cu, k=103; Al, k=68; 

izolacja XLPE: Cu, k=143; Al, k=94. 

W przypadku gdy t ≤ 0,1 sekundy, wówczas należy 
sprawdzić  całkę  Joule’a  reprezentowaną  dla 
danego 

urządzenia 

zabezpieczającego 

(bezpiecznika lub wyłącznika). 

-

!

∙ '

!

≥ /

!

( ) ∙ 0  

Przykładowe  charakterystyki  całek  Joule’a  dla 
aparatów  małogabarytowych  typu  wyłączniki  wg 
firmy Legrand, podano poniżej: 

background image

 

 

 

background image

 

 

Przykładowe  charakterystyki  całek  Joule’a  dla 
bezpieczników, podano poniżej: 

Prąd 
znamionowy [A] 

Spodziewany 

prąd 

zwarciowy [kA] 

Całka Joule’a 
[A

2

s] 

10 

0,4 

640 

16 

0,55 

1210 

20 

0,79 

2500 

25 

1,00 

4000 

32 

1,20 

5750 

40 

1,50 

9000 

50 

1,85 

13700 

63 

2,30 

21200 

80 

3,00 

36000 

100 

4,00 

64000 

125 

5,10 

104000 

160 

6,80 

185000 

200 

8,70 

302000 

250 

11,80 

557000 

315 

15,00 

900000 

400 

20,00 

1600000 

500 

26,00 

2700000 

630 

37,00 

5470000 

800 

50,00 

10000000 

1000 

66,00 

17400000 

1250 

90,00 

33100000 

5. 

Sprawdzenie 

selektywności 

zadziałania zabezpieczeń 

Sprawdzenie selektywności ma na celu upewnienie 
się,  że  jako  pierwsze  zadziała  zabezpieczenie 
bliższe  miejscu  zwarcia.  W  przypadku  obwodów 
końcowych  trójfazowych,  należy  rozpatrywać  prądy 
zwarciowe  trójfazowe,  zaś  w  przypadku  obwodów 
końcowych  jednofazowych,  należy  rozpatrywać 
prądy zwarciowe jednofazowe. 

Jeżeli  badana  jest  selektywność  między  dwoma 
bezpiecznikami  połączonymi  szeregowo,  należy 
zachować zależność: 

!

≥ 1,6 

gdzie: I

n1

 – prąd wkładki bezpiecznikowej pierwszej; 

I

n2

  –  prąd  wkładki  bezpiecznikowej  drugiej, 

zainstalowanej bezpośrednio za wkładką pierwszą. 

Jeżeli  konieczne  jest  zbadanie  selektywności 
między  bezpiecznikami  a  wyłącznikami,  należy 
odnieść się do zaleceń producenta danej aparatury. 
Poniżej 

przedstawiono 

przykładowe 

tabele 

selektywności w oparciu o produkty firmy Legrand. 

background image

 

Tabele  5.1  oraz  5.2  pokazują,  do  jakich  wartości 
spodziewanych 

prądów 

zwarciowych 

będzie 

zachodzić 

selektywność 

między 

aparatami 

połączonymi 

szeregowo. 

przypadku 

przekroczenia wartości prądu zwarciowego, istnieje 
duże  prawdopodobieństwo  braku  selektywności 
działania  między  poszczególnymi  urządzeniami 
zabezpieczającymi. 

Tabela 5.1 

 

 

background image

10 

 

Tabela 5.2 

 

6. 

Zabezpieczenie 

obwodów 

oświetleniowych 

Poniżej 

pokazano 

tabele, 

wskazujące 

ile 

maksymalnie  może  być  danych  źródeł  światła,  w 
zależności  od  rodzaju  aparatu  zabezpieczającego 
oraz  jego  wielkości  prądowej.  Tabele  bazują  na 
wytycznych producenta Legrand. 

Spełnienie  wytycznych  producenta  aparatów 
zabezpieczających odnośnie ilości źródeł światła na 
jednym  obwodzie,  pozwoli  uniknąć  niepotrzebnych, 
przypadkowych 

wyłączeń 

oraz 

zapobiega 

zniszczeniu  zarówno  aparatów  jak  urządzeń 
podłączonych do poszczególnych obwodów. 

background image

11