Elektrická vedení druhy, požadavky, dimenzování

Transkript

1 Elektrická vedení druhy, požadavky, dimenzování Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II Jan Dudek leden 2007 Elektrická vedení Slouží k přenosu elektrické energie a signálů na vzdálenost Elektrické vedení = vodiče + izolace Druhy vedení Z holých vodičů (venkovní) V trubkách a lištách Kabelová Z můstkových vodičů 1

2 Dimenzování vedení Kritériem pro dimenzování = určení průřezu vodiče. Při dimenzování se zohledňuje: Přípustné dovolené oteplení Hospodárnost provozu Mechanickou pevnost Odolnost vůči zkrat. proudu Dovolený úbytek napětí Spolehlivou funkci ochrany před úrazem el. proudem Způsoby uložení vodičů 2

3 Tabulka přípustného proudového zatížení Dimenzování vedení První krok: Zjištění tzv. výpočtového zatížení P v P v = β Σ P i P i jsou výkony nainstalovaných spotřebičů β je činitel náročnosti (0,2-1 ) dle skupin Druhý krok: stanovení výpočtového proudu I v Vztah pro hodnotu výpočtového proudu v trojfázové soustavě 3

4 Dimenzování vedení Dimenzování podle přípustného oteplení Při průchodu proudu vodičem vzniká teplo a ztrát. výkon ΔP = R*I 2 I dov = I NV * k 1 *k 2 *k i k 1 *k 2 *k i přepočítavací součinitele respektující uložení vodičů, seskupení, okolní teplotu atd.. Dimenzování vedení Dimenzování s ohledem na hospodárnost - Velký průřez = vysoké pořizovací náklady, malé ztráty = levný provoz - Malý průřez = nízké pořizovací náklady, velké ztráty = drahý provoz Snahou je nalézt vhodný kompromis 4

5 Dimenzování vedení Dimenzování s ohledem na mech. namáhání Venkovní vodič musí odolat povětrnostním vlivům = námraza, vítr Dimenzování s ohledem na účinky zkratových proudů Při zkratu dochází k silovým účinkům mezi vodiči = vytržení vodiče ze zdi, ulomení izolátorů Síla mezi dvěma vodiči protékanými proudem Dimenzování vedení Dimenzování vedení s ohledem na dovolený úbytek napětí U 3-f obvodů s cos ϕ > 0,5 platí: U 1-f obvodů je úbytek dvojnásobný (proud teče fázovým vodičem a vrací se středním vodičem tj. dva úbytky) U obvodů nn se mnohdy počítá pouze odpor tedy 5

6 Dimenzování vedení Dimenzování vedení s ohledem na správnou funkci ochrany před úrazem el. proudem Průřez vedení (pracovního i ochranného vodiče) je třeba volit tak, aby impedance vypínací smyčky nepřekročila hodnotu vyplývající z podmínky pro vypnutí ochranného prvku (přístroje) v požadované době Jištění Filosofií jištění je zabránit škodám nebo ohrožení lidí zařízení a výroby v důsledku náhlých poruch Poruchy např. přetížení, zkrat, zemní spojení, přerušení obvodu Jištěné jevy dvě skupiny 1. Skupina okamžitý zásah např. zkrat 2. Skupina zpožděné vypnutí, signalizace např. přetížení, zemní spojení 6

7 Jištění Základní požadavky ochrana před nadproudy, selektivita Nadproud = větší než jmenovitý proud (přetížení, zkrat) Charakteristiky jističů Základní charakteristiky B,C,D B zkrat je cca 5-ti násobek I N (domovní instalace, vedení s nízkými zkratovými proudy málo přetěžované) C zkrat je cca 8-mi násobek I N (motorické instalace asynchronní motory, žárovky, pece velký rázový proud) D zkrat je cca 16-mi násobek I N (transformátory, magnetické ventily, obvody s kapacitama) Pozn. Existují charakteristiky i E a A, např. Siemens. 7

8 Jištění Vypínací charakteristika jističe patrná tzv. zkratová spoušť (mžiková) od 6-16 násobku I n a tzv. nadproudová spoušť (hyperbolický průběh) pro 1,13 16 I n Omezovací schopnost Donedávna výsadou pouze pojistek omezení zkratového proudu drátek se zahřeje vzrůst odporu Vypnutí pojistky drátek se odpaří vznik oblouku s napětím na oblouku a odporem = nižší zkratový proud. A oblouk se uhasí před předpokládanou amplitoudu. Dnes již rysem i nových jističů např. firmy Schneider - Electric 8

9 Selektivita a kaskádování Selektivita u jištění znamená, že poruchu vypne ten jistící prvek, jenž je nejblíže k poruše. Docílení selektivity vhodná volba jistících přístrojů s ohledem na průběh vypínacích charakteristik Z obrázku je patrné, že jistící prvek JP1 vypne vždy dříve než jistící prvek JP2, který je dál od místa poruchy úplná selektivita Selektivita a kaskádování Kaskádováním rozumíme řazení jistících prvků s omezovací schopností tak, že můžeme v důsledku použít podřazený prvek s nižší vypínací schopností, protože nadřazený jistící prvek omezí hodnotu zkratového proudu (pojistka, některé speciální jističe) 9

10 Příklad ochrany samočinným odpojením od zdroje Použité jistící přístroje v sítích nn Pojistka Jistič Nadproudová relé Použité chrániče sítích nn Proudový chránič (TN-S, TT, IT) Napěťový chránič (TT) 10