skanuj0037

Obciążalność cieplna przewodów¹.

1.    Temperatury obliczeniowe.    Obliczeniowa temperatura otoczenia T_Q

jest to najwyższa temperatura powietrza otaczającego rozważane urządzenie elektryczne występująca stale lub okresowo, w normalnych warunkach użytkowania. Wartość obliczeniowej temperatury otoczenia uwzględnia warunki klimatu naturalnego - zależy od strefy klimatycznej - i w razie potrzeby uwzględnia dodatkowy przyrost temperatury we wnętrzu pomieszczeń, w obudowach, w ciasnych przestrzeniach stropów podwieszanych albo szybów instalacyjnych. Wartości właściwe dla Polski i w uzgodnieniu ze strona polską podano w normie IEC 60287-3-l/Al:1999; np, dla przewodów w pomieszczeniach wynosi 25°C, a dla ułożonych na zewnątrz i narażonych na bezpośrednie nasłonecznienie wynosi 40°C.

Temperatura graniczna dopuszczalna długotrwale T₍j₍j jest to najwyższa temperatura, do jakiej mogą się nagrzewać żyły przewodów i stykające się z nimi warstwy izolacji przez czas nieograniczony przy zachowaniu trwałości termicznej izolacji na poziomie 2CH-30 lat. Wartość temperatury    zależy od materiału użytego na izolację i od

temperatury otoczenia. Przykładowo dla przewodów w izolacji polwinitowej (PVC) wynosi 70°C, w izolacji polietylenowej (PE) wynosi 75°C, w izolacji z gumy butylowej (HK) i gumy sylikonowej wynosi odpowiednio 85°C i 180°C.

Temperatura graniczna dopuszczalna przy zwarciu T_{j_z jest to najwyższa temperatura żył przewodu,

jaką dopuszcza się w końcowej chwili trwania zwarcia Jest ona tak ustalona, że zwarcie wprawdzie wywołuje znaczący ubytek trwałości termicznej izolacji (należy zdawać sobie sprawę, że czas trwania podwyższonej temperatury jest wielokrotnie dłuższy niż czas trwania zwarcia), ale nie zagraża natychmiastowym uszkodzeniem izolacji, np. jej zapaleniem, roztopieniem czy chociażby zmięknięciem powodującym trwałe przemieszczenie żył. Wartość temperatury

rj_z zależy od materiału izolacji; przykładowo dla przewodów w izolacji polwinitowej (PVC) wynosi 160°C (dla przekroju 2

.s<300 mm ), w izolacji polietylenowej (PE) wynosi 150°C, a bez izolacji 200°C. Przyjęta wartość tej temperatury nie powinna też powodować nadmiernego obniżenia wytrzymałości mechanicznej żył przewodów, zwłaszcza w przypadku linii napowietrznych i szyn sztywnych oraz powinna uwzględniać zagrożenia dla podłoża, na którym przewód jest ułożony.

2.    Obciążalność cieplna przewodów². a) Obciążalność długotrwałą przewodów 1^ wyznacza się

na podstawie stanu równowagi cieplnej między strumieniem cieplnym q = P»R w watach wydzielanym w jednożyłowym przewodzie o rezy stancji elektrycznej R w omach (przekroju żyły s i konduktywności y) przez prąd I w amperach, a strumieniem cieplnym odprowadzanym do otoczenia przez rezystancję cieplną Rc w kelwinach na wat, w efekcie czego powstaje przyrost temperatury 6 w kelwinach;    _

e = q.R_c = I².R.R_c    I_z = V OJ R*R_C =    _dd -T₀)/R_c

Podawane w normach wartości obciążalności długotrwałej l_z przewodów pochodzą z pomiarów przeprowadzonych dla

niektórych przekrojów i sytuacji modelowych, których wyniki są następnie przeliczane dla wielu innych warunków wykazujących podobieństwo termodynamiczne. Sposób postępowania przy wyznaczaniu obciążalności długotrwałej układu czterech przewodów obwodu trójfazowego z żyłą neutralną obciążoną znacznym prądem podano na s. 15. INPE 107/2008. b) Obciążalność zwarciowa przewodów.

Przyjmuje się, że energia cieplna wydzielona w czasie trwania zwarcia 7^ nieprzekraczającym 3 lub 5 sekund przez rzeczywiście płynący prąd zwarciowy i_k (lub prąd zwarciowy zastępczy cieplny 7^), której miarą jest skutek cieplny (całka Joule'a), w całości zostaje zużyta na adiabatyczne (bez wymiany ciepła z otoczeniem) nagrzewanie tyły przewodu o przekroju s i długości /, od temperatury przed zwarciem Tp_Z do temperatury granicznej dopuszczalnej przy zwarciu r^. Znając przyrost temperatury dopuszczalny przy zwarciu Qą₇ = Xą₇ — Tp_Z i własności materiału tyły można obliczyć

największą jednosekundową gęstość prądu k [A/mm^J czyli średnią kwadratową gęstość prądu, jaką w tyle przewodu można dopuścić podczas zwarcia trwającego 7^ = 1 s.

k = I_tJj / S = V    — T_pz) / T_k, gdzie;    c - ciepło właściwe materiału tyły w J/(cm³«K);

y^-konduktywność materiału tyły w temperaturze w m/(Q*mm²); I_fh_ prąd zwarciowy zastępczy cieplny.

Przykładowo: dla przewodu miedzianego w izolacji polwinitowej o przekroju s>300 mm^, k wynosi 103 AJmm², a dla 5<300 mm^ wynosi 115 A/mm².

36

1

'Cyt.: Musiał Edward; INPE nr 107/2008 s.3 i następne; opracował mgr inż. Wacław Łucyk

2

Cyt.: j.w. s. 7-17