1

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:

n

–

liczba

rozdzielnic

siłowych

(RS)

i

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;

2

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

3

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.

4

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)

A

2

4

6

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

8

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

5

4,9

5,3

B

2

4

6

10

16

20

25

35

50

63

80

100

125

160

200

5,6

6

7,4

5,1

5,6

5,8

6,1

6,6

7

8

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

7

8,8

8,43

8,25

2,6

3

3

2,6

3,1

3

2,9

2,9

3

3,1

3,12

3,4

4,1

3,87

4,15

C

2

4

6

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

8,8

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

D

4

6

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

9

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

8

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

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

6

8,1

5,8

8,75

6,1

8,5

10,5

E

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

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.

5

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):

6

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:

7

8

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.

9

Tabele 5.1 oraz 5.2 pokazują, do jakich wartości
spodziewanych

prądów

zwarciowych

będzie

zachodzić

selektywność

między

aparatami

połączonymi

szeregowo.

W

przypadku

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

Tabela 5.1

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.

11