TABULKY PRO DIMENZOVÁNÍ VODIČŮ

Transkript

1 TABULKY PRO DIMENZOVÁNÍ VODIČŮ Výběr z norem: [1] ČSN Elektrická zařízení Část 5 Výběr a stavba elektrických zařízení Oddíl 523 Dovolené proudy [2] ČSN Elektrická zařízení Část 4 Bezpečnost. Oddíl 473 Opatření k ochraně proti nadproudům [3] ČSN Elektrická zařízení Část 4 Bezpečnost. Oddíl 43 Ochrana proti nadproudům Dimenzování z hlediska provozní teploty Tab.1 - Dovolené provozní a maximální teploty vodičů pro různé druhy izolace (podle tab.43-na1 z [3]) Druh izolace vodiče Nejvyšší dovolená Základní Nejvyšší teplota Zkratka teplota dovolená Značka názvu okolního provozní při vzduchu teplota proudovém při zkratu přetížení Polyvinylchlorid měkčený PVC Y Elastomery na bázi přírodního nebo guma pryž G syntetického kaučuku kaučuk do 10 kv G Etylenpropylenová pryž EPR Polyetylén PE E Zesítěný polyetylén XPE XLPE X PRC Polytetrafluoretylén PTFE propylén FEP Napuštěný papír normální N nemigrující M do 6 kv N do 10 kv N kv N kv N Skleněné vlákno Holé vodiče plné nebo slaněné Al nebo Cu mechanicky zatížené mechanicky neztížené Slitina Al Ocel mech. zatížená Ocel mech. nezatížená

2 Základní uložení a prostředí vodičů a) uložení ve vzduchu, ve vodorovné poloze, teplota okolního vzduchu 30 C (pro speciální vodiče a kabely odolné vyšším teplotám je základní okolní teplota 90 C bez ohledu na způsob uložení ve vzduchu) b) uložení v zemi, půda s měrným tepelným odporem 0,7 Km/W, hloubka asi 70 cm pod povrchem a teplota země 20 C Jest-li že se teplota liší od 30 C ve vzduchu, 20 C v zemi. Korekce není nutná, překračuje-li teplota půdy 23 C jen po dobu několika týdnů v roce a teplota vzduchu přesahuje 30 C jen několik hodin denně a jen na několik týdnů v roce. Dovolený proud vodiče (zatížitelnost vodiče) I = k. k... k. I z 1 2 i N I N - jmenovitý proud pro daný typ a průřez vodiče a pro základní způsoby uložení, hodnoty jsou uvedeny např. v národní příloze normy ČSN INV - ve vzduchu, při 30 C, uložení E, G2 I NZ - v zemi, při 20 C, uložení D k1, k2,... ki - přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti pro podmínky a způsob uložení, jsou uvedeny v následujících tabulkách: Jestliže se na trase kabelů střídají podmínky, musí být dovolené proudy stanovené pro tu část, která vykazuje nejnepříznivější podmínky. Přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti vodičů pro podmínky a způsob uložení jiný než je základní VODIČE ULOŽENÉ VE VZDUCHU (A, B, C, E, F, G) Tab.2 - Přepočítávací součinitelé pro okolní teploty vzduchu odlišné od 30 o C (tab. 52-NF20 z [1]) Nejvyšší dovolená Teplota prostředí [ C] provozní teplota jádra [ C] ,29 1,22 1,15 1,08 1 0,91 0,82 0,71 0,58 0, ,25 1,20 1,13 1,07 1 0,93 0,85 0,76 0,65 0, ,22 1,17 1,12 1,06 1 0,94 0,87 0,79 0,71 0, ,20 1,15 1,11 1,05 1 0,94 0,88 0,82 0,74 0, ,18 1,14 1,10 1,05 1 0,95 0,89 0,84 0,77 0, ,17 1,13 1,09 1,04 1 0,95 0,90 0,85 0,80 0, ,15 1,12 1,08 1,04 1 0,96 0,91 0,87 0,82 0, ,11 1,08 1,06 1,03 1 0,97 0,94 0,91 0,88 0,85 2

3 Tab.3 - Přepočítávací součinitelé pro seskupení více kabelů (tab. 53-X3 z [1]) Způsob uložení A až F C E až F Uspořádání Zapuštěné nebo uzavřené Jednoduchá vrstva na stěnách nebo podlahách nebo na neperforovaných lávkách Jednoduchá vrstva na stropě Jednoduchá vrstva na horizontálních perforovaných lávkách nebo na svislých lávkách Jednoduchá vrstva na roštech, hácích apod. Počet obvodů nebo vícežilových kabelů ,00 0,80 0,70 0,70 0,55 0,50 0,45 0,40 0,40 1,00 0,85 0,80 0,75 0,70 0, ,95 0,80 0,70 0,70 0,65 0, ,00 0,90 0,80 0,75 0,75 0, ,00 0,85 0,80 0,80 0,80 0, Tab.4 - Způsoby uložení vodičů 3

4 Tab.5 - Přepočítávací součinitelé pro seskupení více kabelů (uložení C, E a F) Počet lávek Součinitel zatížitelnosti kabelů podle uložení Způsob uložení Počet Neperforované Perforované Kabelové rošty, Svislé lávky kabelů lávky lávky háky apod. těsně volně těsně volně těsně volně těsně volně 1 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 2 0,85 0,95 0,90 1,00 0,90 0,90 0,85 1,00 3 0,80 0,95 0,80 1,00 0,80 0,90 0,80 1,00 4 0,75 0,95 0,80 0,95 0,75 0,90 0,80 1,00 6 0,70 0,90 0,75 0,90 0,75 0,85 0,80 1,00 9 0,70-0,75-0,70-0,80-1 0,95 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 2 0,85 0,95 0,85 1,00 0,90 0,90 0,85 1,00 3 0,75 0,90 0,80 0,95 0,90 0,90 0,80 1,00 4 0,75 0,90 0,75 0,90 0,75 0,85 0,80 0,95 6 0,70 0,85 0,75 0,85 0,70 0,85 0,75 0,95 9 0,65-0,70-0,70-0,75-1 0,95 0,95 1,00 1, ,00 1,00 2 0,85 0,95 0,85 1, ,85 1,00 3 0,75 0,90 0,80 0, ,80 0,95 4 0,70 0,90 0,75 0, ,75 0,95 6 0,65 0,85 0,70 0, ,75 0,95 9 0,60-0, ,70 - VODIČE ULOŽENÉ V ZEMI (D) Tab.6 - Přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti pro půdu s různým měrným tepelným odporem (tab. 52-NF8 z [1]) Druh kabelu Měrný tepelný odpor půdy Km/W 0,4 0,6 0,7 0,8 1,0 1,5 2,0 Celoplastové kabely 1,11 1,05 1,00 0,96 0,90 0,79 0,71 Kabely s papírovou do 1 kv 1,16 1,05 1,00 0,96 0,89 0,76 0,67 izolací a kovovým pláštěm 6 kv 1,14 1,05 1,00 0,96 0,90 0,78 0,69 10 kv Trojplášťové kabely 22 a 35 kv 1,09 1,04 1,00 0,97 0,92 0,82 0,74 Jednožilové kabely 22 a 35 kv 1,14 1,05 1,00 0,96 0,90 0,78 0,69 Tab.7 - Přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti pro půdu s různým měrným tepelným odporem (pro přepočet jmenovitého proudu vodiče pro uložení D v Tab.12-15) Měrný tepelný odpor půdy Km/W Přepočítací součinitel 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 1,24 1,22 1,18 1,1 1,05 1,00 0,96 4

5 Tab.8a - Informativní hodnoty měrného tepelného odporu podle půdních a povětrnostních podmínek Měrný tepelný odpor Půdní podmínky Povětrnostní podmínky půdy Km/W 0,7 velmi vlhké trvale vlhké 1,0 vlhké pravidelné deště 2,0 suché řídké deště 3,0 velmi suché málo či žádný déšť Tab.8b - Informativní hodnoty měrného tepelného odporu půdy různého složení Půda nebo jiný materiál Půda mírně zvlhlá jílovitá (8-12% vlhkosti) hlinitá (4-8% vlhkosti) písčitá (2-5% vlhkosti) Půda vlhká jílovitá (30-40% vlhkosti) hlinitá (20-30% vlhkosti) písčitá (10-20% vlhkosti) Černá zem (30-40% vlhkosti) Žula Vápenec Křída Beton Zeď z vlhkých cihel Zeď ze suchých cihel Zeď z kamene Měrný tepelný odpor Km/W 1,10 1,40 0,70 0,70 0,75 0,50 0,45 0,35 0,60 1,00 0,80-1,10 1,10 1,90 0,50 Tab.9 - Přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti podle teploty prostředí odlišné od základní teploty 20 C pro vodiče a kabely uložené v zemi (tab. 52-NF22 z [1]) Nejvyšší dovolená Teplota prostředí [ C] provozní teplota jádra [ C] ,11 1,05 1 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67 0,58 0, ,10 1,05 1 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63 0, ,09 1,04 1 0,95 0,90 0,85 0,80 0,74 0,67 0, ,08 1,04 1 0,96 0,91 0,87 0,82 0,76 0,71 0, ,07 1,04 1 0,96 0,93 0,89 0,85 0,80 0,76 0,71 5

6 Tab.10 - Přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti při seskupení několika kabelů uložených přímo v zemi (způsob uložení D) (tab. 52-NF27 z [1]) Počet obvodů Nulová (kabely se dotýkají) Jeden průměr kabelu Vzdálenost mezi kabely 0,125 m 0,25 m 0,5 m 2 0,75 0,80 0,85 0,90 0,90 3 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 4 0,60 0,60 0,70 0,75 0,80 5 0,55 0,55 0,65 0,70 0,80 6 0,50 0,55 0,60 0,70 0,80 Tab.11 - Přepočítací součinitelé proudové zatížitelnosti při seskupení několika kabelů uložených v trubkách (rourách) zakopaných v zemi (způsob uložení D) (tab. 52-NF28 z [1]) A- Vícežilové kabely v trubkách nebo rourách s jedním kabelem v trubce Počet obvodů Vzdálenost mezi kabely Nulová (kabely se dotýkají 0,25 0,5 m 1,0 m trubky) 2 0,85 0,90 0,95 0,95 3 0,75 0,85 0,90 0,95 4 0,70 0,80 0,85 0,90 5 0,65 0,80 0,85 0,90 6 0,60 0,80 0,80 0,90 B- Jednožilové kabely v trubkách nebo rourách s jedním kabelem v trubce Počet obvodů Vzdálenost mezi kabely Nulová (kabely se dotýkají 0,25 0,5 m 1,0 m trubky) 2 0,80 0,90 0,90 0,95 3 0,70 0,80 0,85 0,90 4 0,65 0,75 0,80 0,90 5 0,60 0,70 0,80 0,90 6 0,60 0,70 0,80 0,90 6

7 Dimenzování vodičů podle úbytku napětí ČSN vnitřní rozvody občanské a zemědělské výstavby. Mezi přípojkovou skříní a rozváděčem za elektroměrem je dovolený úbytek: - u světelného a smíšeného odběru 2 % - u jiného než světelného 3 % Mezi rozváděčem za elektroměrem a spotřebičem: - u světelných obvodů 2 % (nejvýše 4 %) - u tepelných obvodů 3 % (nejvýše 6 %) - u ostatních obvodů 5 % (nejvýše 8%) ČSN průmyslové rozvody. - motory (mimo jeřáby, při normálním zatížení) 5 % - světelné zdroje 3 % - venkovní osvětlení a kabelové kanály 8 % - tepelné spotřebiče 5 % ČSN všeobecně stroje a pohony s elektromotory: - elektromotory nakrátko při spouštění 7 % - elektromotory při ustáleném chodu 7 % Není-li dovolený pokles předepsán, platí zásada, že v místě spotřebiče nemá být pokles napětí větší než 5 %. V pevných instalacích v budovách 4 %. Dimenzování vodičů podle tepelných účinků zkratových proudů Minimální průřez vodiče, který odolá zkratovému proudu po dobu vypnutí t k : Ike. tk Smin = S K Tab.18 - Koeficient pro dimenzování podle tepelných účinků zkratového proudu holé vodiče a lana Cu materiál izolace PVC XLPE Pryž Koeficient K materiál vodiče holé vodiče a lana Al materiál izolace PVC XLPE Pryž Tab.19 - Koeficient pro určení minimálního průřezu holých vodičů, oteplení při zkratu Provozní teplota C Dovolená koeficient teplota při zkratu C Cu Al AlFe3 AlFe4 AlFe6 AlFe

8 Dimenzování vodičů podle hospodárnosti Hospodárný průřez: S = k. I T z kde k je podle ČSN I z je výpočtový proud [A] T 2 je doba plných ztrát [s] A A T t 0,2 + 0,8 2 Pp. t Pp. t t je počet provozních hodin zařízení [h] A je elektrická energie přenesená vedením za rok [Wh] je výpočtové zatížení [W] P p = 2 Výše uvedeným způsobem se provádí návrh, je-li T více než 1000 hod. Tab.21 Koeficient pro výpočet hospodárného průřezu vodiče Koeficient k Cu Al holé přípojnice 0,006 0,014 kabely do 10 kv > 25 mm 2 0,007 0,0168 kabely do 1 kv > 16 mm 2 0,006 0,0129 kabely do 1 kv < 10 mm 2 0,0053 0,009 DIMENZOVÁNÍ A JIŠTĚNÍ VODIČŮ Volba pojistky: Musí platit I B I n I z a zároveň I n K. I z kde I B průchozí proud kabelem, tj. výpočtový proud Ip =155 A In jmenovitý proud pojistky Iz dovolené proudové zatížení, I Z = k*i Nv K součinitel přiřazení jistícího prvku proti přetížení k vedení v prostředí o teplotě, pro kterou byl stanoven Iz Tab.22 Orientační hodnoty součinitele přiřazení K (platí pro jištění jednotlivých vodičů malých průřezů): Orientační hodnoty součinitele přiřazení K Pojistky gg Jističe PVC K = 0,7 pro pojistky do 10 A K = 0,9 pro pojistky od 16 A PRC, PE, XLPE K = 0,8 K = 0,95 K = 1 pro jističe B,C a D K = 0,95 pro vodiče do 2,5 mm 2 Jmenovité proudy pojistek [A] (podle katalogů) 2; 4; 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 225; 250; 300; 315; 350; 400; 500; 630; 800;

9 VÝPOČET ZKRATOVÝCH PROUDŮ ČSN EN Rázový zkratový proud: (3f zkrat) I K Uvýp c S = = v Z 3 U z k n k Rázový zkratový výkon: 2 c U 3 n c Sv Sk k = n k = = k = Zk zk 3 Un S U I I Napěťový součinitel c pro výpočet zkratových proudů (ČSN EN ): Místo zkratu v síti Napěťový součinitel c pro výpočet zkratových proudů maximální c max minimální c min nn 1,10 0,95 vn, 110 kv, 220 kv 1,10 1, kv, 750 kv 1,05 1,00 Výpočet nárazového zkratového proudu i I ) i p = κ 2 I K Hodnoty součinitele κ pro výpočet nárazového zkratového proudu i p (ČSN EN ): p ( km 3 R / X κ = 1,02 + 0,98 e kde R/X je poměr činné a jalové složky zkratové impedance. Výpočet ekvivalentního oteplovacího proudu I I ) I = m + n I th K th ( ke kde n je součinitel pro tepelné účinky střídavé složky zkratového proudu m je součinitel pro tepelné účinky stejnosměrné složky zkratového proudu Dle ČSN EN je možno brát n = 1 pro distribuční sítě (elektricky vzdálené zkraty) Pro vzdálené zkraty s dobou trvání zkratu t k 0,5 s je dovolené uvažovat m + n = 1 (tzn. pro n = 1 je pak m = 0). 1 4 f tk ln( κ 1 m = e ) 1 2 f t ln 1 k ( κ ) κ... součinitel pro výpočet nárazového zkratového proudu p i f... frekvence t k... doba trvání zkratu 9

10 PARAMETRY VODIČŮ Kabelová vedení Průřezy a jmenovité proudy kabelů 6 kv a silových kabelů nn uložených ve vzduchu Průřez [mm 2 ] 6 kv trojžilové 1 kv, počet žil 3, 3+1, 3+2 ve vzduchu 1 kv, počet žil 3, 3+1, 3+2 v zemi AYK... AXK... ANK... CNK... AYKY CYKY AYKY CYKY AYKY (uložení v zemi) S (mm 2 ) I d (A) R (Ω.km -1 ) L (mh.km -1 ) 3x ,326 0,254 3x ,258 0,249 3x ,206 0,250 3x ,167 0,251 3x ,129 0,246 1-CYKY (uložení v zemi) S (mm 2 ) I d (A) R (Ω.km -1 ) L (mh.km -1 ) 3x ,537 0,264 3x ,376 0,264 3x ,269 0,256 3x ,198 0,254 3x ,157 0,249 3x ,125 0,250 3x ,102 0,251 3x ,078 0,246 6-AYKCY S (mm 2 ) I Nv (A) -vzduch I Nz (A) v zemi R (Ω.km -1 ) X ((Ω.km -1 ) ,43 0, ,02 0, ,718 0, ,513 0, ,378 0, ,299 0, ,239 0, ,194 0, ,149 0,078 10

11 22-AXEKVCEY (uložení vedle sebe v zemi) *) S (mm 2 ) I d (A) R (Ω.km -1 ) L (mh.km -1 ) C (µf.km -1 ) ,868 0,70 0, ,641 0,68 0, ,443 0,66 0, ,320 0,64 0, ,253 0,62 0, ,206 0,60 0, ,164 0,59 0, ,125 0,58 0,30 22-CXEKVCEY (uložení vedle sebe v zemi) *) S (mm 2 ) I d (A) R (Ω.km -1 ) L (mh.km -1 ) C (µf.km -1 ) ,524 0,70 0, ,387 0,68 0, ,268 0,66 0, ,193 0,64 0, ,153 0,62 0, ,124 0,60 0, ,099 0,59 0, ,075 0,58 0,30 ** při školních výpočtech je možné použít kabely 35 kv Venkovní vedení Zatížitelnost AlFe lan Jmenovitý průřez vodiče mm 2 I n [A] AlFe 3 AlFe 4 AlFe 6 AlFe 8 R 80 I n R 80 I n R 80 I n R 80 [m Ω /m] [A] [m Ω /m] [A] [m Ω /m] [A] [m Ω /m] , , , , , , , , ,474 70/ ,546 70/ , , ,384 95/ ,38 95/ , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,