Temat: Bilans mocy i dobór zabezpieczeń.

Dobór zabezpieczeń przewodów.

Zabezpieczenia przewodów stosuje się w celu ich ochrony przed skutkami przeciążeń i zwarć oraz w celu ochrony otoczenia przed działaniem ciepła wydzielającego się z nad­miernie nagrzanego przewodu.

Zabrania się zabezpieczać:

— przewody uziemień ochronnych i roboczych,

— przewody ochronne PE i ochronno-neutralne PEN,

— przewody instalacji odgromowych.

Można nie stosować zabezpieczeń nadprądowych przewodów neutralnych linii jedno-lub trójfazowej, jeżeli przekrój przewodu N jest równy przekrojowi przewodów fazowych lub linia trójfazowa obciążona jest równomiernie (symetrycznie).

Wymagania dotyczące zabezpieczenia przed skutkami przetężeń, tj. zwarć i przeciążeń, są ujęte w normie [11.27].

Zabezpieczenia od zwarć ograniczają skutki zwarcia. Zabezpieczenia od zwarć przewo­dów powinny być umieszczone:

— na początku każdej linii zasilającej i każdego obwodu instalacji odbiorczej,

— na początku i końcu linii zasilanych dwustronnie,

— wzdłuż linii zasilającej oraz przy jej rozgałęzieniach, jeżeli przekrój przewodu zmniejsza się, a zabezpieczenie zainstalowane na początku linii nie stanowi zabezpieczenia zwar­ciowego przewodu o mniejszym przekroju.

Zabezpieczenia od przeciążeń zapobiegają przeciążeniom, które mogą być przyczyną nadmiernego nagrzania się przewodu. Można je umieszczać w dowolnej odległości od początku zabezpieczanej linii.

Zabezpieczenie od zwarć powinno być tak dobrane, aby przerwanie prądu zwarciowego w obwodzie elektrycznym następowało zanim wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzeń ciepl­nych i mechanicznych w przewodach i połączeniach. Urządzenie zabezpieczające powinno mieć zdolność przerywania prądu o wartości nie mniejszej niż spodziewany prąd zwar­ciowy, natomiast czas przerwania przepływu prądu powinien być taki, aby temperatura przewodów nie przekroczyła temperatury granicznej dopuszczalnej przy zwarciu.

Prawidłowość doboru zabezpieczenia należy sprawdzić obliczając przekrój przewodu ze wzoru;

w którym: S - przekrój przewodu, mm²; I - prąd zwarciowy. A; t - czas zwarcia, s;

k - współczynnik zależny od rodzaju przewodu.

Współczynnik k wynosi:

115 - dla przewodów z żyłami miedzianymi i izolacją z polwinitu,

135 - dla przewodów z żyłami miedzianymi i izolacją z gumy lub polietylenu usieciowane-

go,

74 - dla przewodów z żyłami aluminiowymi i izolacją z polwinitu.

Charakterystyka działania urządzenia zabezpieczającego przewody od przeciążenia powinna spełniać poniższe dwa warunki:

I_B≤I_N≤I_d

I_W≤1,45I_d

w których: I_B - prąd obciążenia (obliczeniowy) w obwodzie, I_N - prąd znamionowy lub nastawiony urządzenia zabezpieczającego. I_d- obciążalność prądowa długotrwała przewo­du, I_W, - prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego.

W zależności od rodzaju zastosowanych urządzeń wartość prądu zadziałania /„ może być przyjmowana następująco:

— dla wyłączników z wyzwalaczami przeciążeniowymi - prąd powodujący wyłącze­nie w czasie umownym; ponieważ prąd ten w temperaturze otoczenia 20°C wynosi 1,2—1,45 prądu nastawienia, można przyjąć, że prąd I_N = I_d spełnia wymagania zabez­pieczenia przeciążeniowego;

— dla bezpieczników - prąd największy w czasie umownym; zwykle przyjmuje się czas przepływu prądu równy l h; odpowiednią wartość prądu można odczytać z chara­kterystyki czasowo-prądowej wkładki topikowej bezpiecznika. Dobrane zabezpieczenia powinny spełniać wymagania wybiórczości ich działania, tj. zachowania selektywności. Powinno zadziałać urządzenie położone najbliżej miejsca uszkodzenia, rozpatrując rozmieszczenie urządzeń w kierunku przepływu energii.

Najczęściej wymagania te są spełnione przez stopniowanie prądów znamionowych urządzeń. Rozstrzygającym kryterium jest jednak porównanie charakterystyk poszczegól­nych urządzeń zabezpieczających z przewidywanymi prądami zwarciowymi w miejscu zainstalowania urządzenia.

Przykład wykonania tablicy rozdzielczej (zabezpieczeń).

Zabezpieczenia mogą być wykonane za pomocą bezpieczników lub wyłącz­ników samoczynnych, przy czym aparaty te mogą pełnić jednocześnie funkcję zabezpieczenia od przeciążeń i zwarć. Można też stosować zabezpieczenie kombinowane:

bezpiecznik-wyłącznik samoczynny. Właściwy dobór zabezpieczeń zależy od dopasowania charakterystyki urządzenia do obciążenia wynikającego z przekroju chronionego przewo­du.

Dobierając zabezpieczenia nadprądowe, należy uwzględnić jeszcze jedną funkcję tych urządzeń. Oprócz zabezpieczenia od przeciążeń i zwarć urządzenia te właściwie umiejs­cowione mogą być wykorzystane jako urządzenia ochronne przed porażeniem prądem elektrycznym. Muszą oczywiście spełniać kryterium wyłączenia samoczynnego w odpowie­dnim czasie.

Bilans mocy.

Prawidłowy dobór różnorodnych urządzeń elektroenergetycznych, szczególnie mocy i prądów znamionowych urządzeń oraz aparatów zasilających, łączenio­wych, zabezpieczających i innych, a także wymaganych obciążalności prądo­wych i przekrojów żył przewodów sieci rozdzielczych oraz instalacji elektrycz­nych wymaga znajomości obliczeniowych mocy szczytowych, jakimi mogą być obciążone poszczególne fragmenty sieci i instalacji elektrycznych.

Zgodnie z ustaleniami COBR-u Elektromontaż [7], moc zapotrzebowaną P_m przypadającą na jedno mieszkanie należy wyznaczyć z uwzględnieniem:

— sposobu zaspokajania podstawowych energetycznych potrzeb mieszkań­ców (budynki zgazyfikowane, niezgazyfikowane),

— liczby osób, dla których mieszkanie zostało zaprojektowane i wybudo­wane.

Moc zapotrzebowaną oblicza się z zależności;

P_m = P₁+MP₂

gdzie: P₁ — największa z mocy znamionowych odbiorników zainstalowanych w mieszkaniu, P₂ — moc zapotrzebowana dla jednej osoby w mieszkaniu,

M — liczba osób, dla których mieszkanie zaprojektowano.

W przypadku mieszkań niezgazyfikowanych moc P₁ jest zwykle równa mocy kuchenki elektrycznej z piekarnikiem (7—10 kW) lub niekiedy mocy prze­pływowego podgrzewacza wody (18—21 kW), a w mieszkaniach zgazyfikowa­nych i z centralną ciepłą wodą — mocy pralki automatycznej (ok. 2 kW). Moc dodatkową P₂ zapotrzebowaną dla jednej osoby w mieszkaniu szacuje się na l kW w okresie najbliższych kilku lat.

Obciążenie szczytowe wewnętrznych linii zasilających w budynkach miesz­kalnych wielorodzinnych oblicza się jako iloczyn sumy mocy wszystkich mieszkań zasilanych z danej wlz i współczynnika jednoczesności k_j, o wartości zależnej od liczby mieszkań (tabl. poniżej).

Propozycja korygowania tych wartości co 5 lat jest trudna do zaakcep­towania, obecnie bowiem projektowane i budowane instalacje powinny być eksploatowane przez najbliższe 25—30 lat bez konieczności wykonywania istotnych zmian i przebudowy. Należałoby raczej ustalać wartości mocy obliczeniowych w sposób zbliżony do tego, w jaki jest to czynione w innych krajach, np. w Niemczech.

Współczynniki jednoczesności k, do wyznaczania szczytowych obciążeń wewnętrznych linii zasilających (wlz) w budynkach wielorodzinnych.

Zasilanie mieszkań jednofazowe		Zasilanie mieszkań trójfazowe
Liczba mieszkań zasilanych z jednej wiz lub jednego złącza	Współczynnik jednoczesności kJ	Liczba mieszkań zasilanych z jednej wiz lub jednego złącza	Współczynnik jednoczesności kj
1-3 4-6	1,00 0,80	l 2	1,00 0,90
7-9	0,65	3	0,80
10-12	0,50	4	0,70
13-15	0,45	5	0,60
16-18	0,40	6	0,55
19-21	0,38	7-8	0,50
22-24	0,36	9-10	0,45
25-27	0,35	11-12	0,43
28-33	0,34	13-14	0,41
34-39	0,33	15-16	0,40
40-45	0,32	17-18	0,39
46-50 51-60	0,31 0,30	19-20 21-25	0,38 0,36
61-80 81-100	0,29 0,28	26-30 31-35	0,35 0,34
101 i więcej	0,27	36-40 41-45	0,33 0,32
		46-50	0,31
		51-60	0,30
		61-80	0,29
		81-100	0,28
		101 i więcej	0,27

---