Nr 15/12/2001

Prof. zw. dr hab. in. Henryk MARKIEWICZ

PODSTAWY PROJEKTOWANIAINSTALACJI ELEKTRYCZNYCH

1

Prof. zw. dr hab. in. Henryk MARKIEWICZ

Instytut Energoelektryki

Politechniki Wrocawskiej

PODSTAWY PROJEKTOWANIA INSTALACJI

ELEKTRYCZNYCH

2

3

1. WIADOMOCI I WYMAGANIA OGLNE

Instalacje elektryczne powinny by zaprojektowane i wykonane w taki sposb, aby

w przewidywanym okresie uytkowania speniay wymagania dotyczce mocy zapotrzebowanej

i pozostaway w penej sprawnoci technicznej, a w odniesieniu do instalacji w budynkach

mieszkalnych rwnie wymagania wynikajce z podanego komfortu ycia mieszkacw.

Podstawowe waciwoci techniczne instalacji elektrycznych w budynkach o dowolnym

przeznaczeniu powinny by co najmniej takie, aby zapewniay one:

- niezawodn dostaw energii elektrycznej o parametrach technicznych, okrelajcych

jako energii, waciwych dla zasilanych urzdze,

- nieuciliwe i bezpieczne uytkowanie urzdze elektrycznych, a szczeglnie ochron

przed poraeniem elektrycznym, przeteniami zagraajcymi nadmiernie szybkiemu zuywaniu

si instalacji, poarem, przepiciami czeniowymi i atmosferycznymi oraz innymi zagroeniami

powodowanymi prac urzdze elektrycznych,

- ochron ludzi i rodowiska przed skaeniami oraz emitowaniem drga, haasu,

temperatury i pola magnetycznego o wartociach i nateniach wikszych od granicznych

dopuszczalnych.

Zrnicowane s lub mog by wymagania odnonie do przewidywanego czasu

eksploatacji instalacji o rnym przeznaczeniu, przy czym najbardziej istotne rnice dotycz

z reguy instalacji w obiektach przemysowych oraz w budynkach mieszkalnych. Nie oznacza to

jednak zgody na to, e instalacje o przewidywanym krtszym okresie uytkowania mog by

wykonane mniej starannie. Mog by i czsto s wykonywane jedynie w rny sposb.

Instalacje elektryczne w obiektach przemysowych powinny by tak zaprojektowane

i wykonane, aby byo stosunkowo atwe ich przystosowanie do nowych zada przy zmianie

profilu lub technologii produkcji. Obecnie bowiem do rzadkoci nale przypadki, aby raz

podjty asortyment produkcji by wytwarzany bez zmian przez wiele lat. Kada natomiast

zmiana pociga za sob przewanie zmian rodzaju, liczby oraz rozmieszczenia i mocy

znamionowej odbiornikw, a przez to wymusza zmian instalacji elektrycznej. Najbardziej

przydatne do takich celw s instalacje wykonane przewodami szynowymi, penicymi

w zasadzie funkcje rozbudowanych przestrzennie rozdzielnic. Przez zmian liczby i miejsc

zainstalowania skrzynek przyczeniowych i zasilajcych, zawierajcych zestawy rnych

aparatw czeniowych i zabezpieczajcych, montowanych bezporednio na obudowach

przewodw szynowych, a czonych elektrycznie za pomoc zestykw rozcznych, moliwe

jest przystosowanie takich instalacji do nowych funkcji w prosty sposb i w krtkim czasie, bez

koniecznoci prowadzenia uciliwych prac budowlanych.

4

Inaczej natomiast s formuowane wymagania w odniesieniu do instalacji elektrycznych

w budynkach mieszkalnych. Instalacje takie powinny charakteryzowa si takimi

waciwociami technicznymi, aby ich uytkownicy mogli korzysta bez ogranicze

z posiadanych urzdze gospodarstwa domowego, sprztu RTV, teletechnicznego i innego

zarwno teraz, jak i przez okres co najmniej 25-30 najbliszych lat, bez koniecznoci

wykonywania znaczcej modernizacji instalacji. Powinny one zatem by tak zwymiarowane

i wykonane, aby byy w stanie sprosta nowym wymaganiom wynikajcym ze zmian

w wyposaeniu mieszka w urzdzenia elektryczne i zmian stylu ycia mieszkacw.

Obowizujce w Polsce akty prawne okrelajce warunki techniczne, jakim powinny

odpowiada instalacje elektryczne w budynkach to gwnie:

- wieloarkuszowa polska norma PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach

budowlanych,

- Rozporzdzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z 14 grudnia 1994;

rozdzia 8: Instalacje elektryczne, wraz z pniejszymi uzupenieniami.

Te akty prawne formuuj wymagania dotyczce instalacji elektrycznych w sposb do

oglny, wynikajcy gwnie z szeroko rozumianych warunkw bezpieczestwa. Brak jest w nich

niektrych ustale o podstawowym znaczeniu, warunkujcych przyjcie prawidowych zaoe

projektowych oraz niektrych szczegowych wymaga technicznych ustalajcych zasady

realizacji instalacji.

Podane w tym opracowaniu propozycje dotyczce podstaw planowania instalacji

elektrycznych zostay ustalone przy uwzgldnieniu nie zawsze dobrych dowiadcze krajowych

z przeszoci lecz przede wszystkim w oparciu o dowiadczenia i zalecenia innych krajw.

Podane tu zalecenia dotycz zaoe projektowych instalacji elektrycznych w budynkach

mieszkalnych o rednim standardzie wykonania, w szczeglnoci w zakresie:

- przyjmowanych mocy zapotrzebowanych mieszka i wyznaczania szczytowych mocy

obliczeniowych wewntrznych linii zasilajcych i budynkw,

- zasad wyznaczania przekrojw przewodw instalacji mieszkaniowych odbiorczych

i wewntrznych linii zasilajcych z uwzgldnieniem mocy zapotrzebowanych oraz skutecznoci

i selektywnoci dziaania zabezpiecze przeteniowych,

- liczby obwodw w instalacji odbiorczej w mieszkaniu,

- niektrych rozwiza szczegowych instalacji.

W podanych tu zasadach planowania instalacji elektrycznych nie rnicuje si wymaga

dotyczcych wymiarowania i zasad wykonywania instalacji w budynkach zgazyfikowanych

i niezgazyfikowanych. Zapewnia si przez to mieszkacom aktualnym i tym przyszym

moliwo wyboru i korzystania z urzdze bytowych, gazowych lub elektrycznych, obecnie

nieco droszych w eksploatacji ni urzdzenia gazowe, lecz bardziej estetycznych

i bezpiecznych. Rnicuje si natomiast wymagania dotyczce instalacji elektrycznych

5

w budynkach z centralnym zaopatrzeniem w ciep wod oraz w tych, w ktrych w kadym

mieszkaniu s instalowane elektryczne podgrzewacze wody.

2. RODZAJE I DANE ZNAMIONOWE ODBIORNIKW GOSPODARSTWA

DOMOWEGO ORAZ MOCE ZAPOTRZEBOWANE POJEDYNCZYCH MIESZKA

Odbiorniki energii elektrycznej przeznaczone do powszechnego stosowania

w mieszkaniach s wykonywane jako jedno lub trjfazowe, jeeli ich moc znamionowa

przekracza 3,0-3,5 kW (tabela 1). Wyszczeglnione w tabeli urzdzenia nie maj cech luksusu

i wiele z nich jest na wyposaeniu, jeeli nie wszystkich to znacznej czci mieszka.

Tabela 1. Moce znamionowe odbiornikw elektrycznych gospodarstwa domowego

Moc znamionowa w kW; wykonanie

Rodzaj odbiornika

jednofazowe trjfazowe

1. kuchenka z piekarnikiem

2. kuchenka mikrofalowa

3. roen (grill)

4. zmywarka do naczy

5. toster

6. mikser

7. czajnik elektryczny

8. ekspres do kawy

9. frytkownica

10. wycig oparw kuchennych

11. zbiornikowy podgrzewacz wody (3 15 l)

12. zbiornikowy podgrzewacz wody (15 150 l)

13. zbiornikowy podgrzewacz wody (200 1000 l)

14. przepywowy podgrzewacz wody

15. elazko

16. prasowalnica

17. pralka

18. suszarka bielizny

19. suszarka do wosw

20. suszarka do rk

21. promiennik podczerwieni

22. solarium

23. sauna

24. lodwka zamraarka

25. odkurzacz

26. froterka

1,0 2,0

0,8 3,3

3,5

0,9 1,7

0,2

1,0 2,0

1,0 2,0

1,6 2,0

0,3

2,0

1,0

2,1 3,3

2,0 3,3

3,3

0,8

2,1

0,2 2,2

2,8

3,5

0,2 0,3

1,0

0,5

8,0 - 14,0

4,0 6,0

2,0 18,0

18/21/24/27

4,0

4,5 18,0

Urzdzenia elektryczne instalowane na stae lub uytkowane okazjonalnie mog by

przeznaczane do:

- przygotowywania posikw i zmywania naczy - czna moc okoo 20 kW,

- utrzymania czystoci - czna moc okoo 12 kW,

- owietlenia oraz zaspokajania indywidualnych zainteresowa mieszkacw - czna

moc okoo 5 kW.

6

Z przedstawionego zestawienia wynika, e czna moc odbiornikw elektrycznych,

zainstalowanych w mieszkaniu lub jedynie posiadanych przez uytkownikw, bez urzdze

ogrzewania elektrycznego mieszkania i podgrzewaczy wody, moe by rzdu 40 i wicej

kilowatw.

Odbiorniki elektryczne zgromadzone w poszczeglnych mieszkaniach nigdy nie s

jednoczenie zaczone do sieci, tak e rzeczywiste zapotrzebowanie na moc, okrelone

pojciem mocy zapotrzebowanej, jest znacznie mniejsze od sumy mocy znamionowych

odbiornikw.

Przepisy z 1977 r., obowizujce a do roku 1995, ustalay moce zapotrzebowane dla

mieszka bez elektrycznego ogrzewania pomieszcze nastpujco:

- w budynkach zgazyfikowanych, dla mieszka wieloizbowych 1 kW na izb lecz nie

mniej ni 4 kW na mieszkanie oraz 2 kW na mieszkanie jednoizbowe,

- w budynkach niezgazyfikowanych 7 kW na mieszkanie wieloizbowe dla kuchni

elektrycznej i elektrycznych podgrzewaczy wody oraz dodatkowo 300 W na izb; 4 kW na

mieszkanie jednoizbowe.

Obecnie w Polsce nie ma adnych obowizujcych przepisw dotyczcych ustalania

mocy zapotrzebowanej na jedno mieszkanie o zrnicowanej wielkoci oraz rnym

wyposaeniu w instalacje inne ni elektryczne. Wedug zalece COBRE Elektromonta moce

te mona wyznaczy wedug zalenoci:

PM1 = P1 + MP2 (1)

w ktrej: P1 - moc odbiornika o najwikszej mocy znamionowej,

P2 - moc zapotrzebowana przez 1 osob w mieszkaniu,

M - liczba osb, dla ktrych mieszkanie zostao zaprojektowane.

W mieszkaniach zgazyfikowanych moc P1 to moc pralki elektrycznej

(2,5 - 3,3 kW), a w mieszkaniach niezgazyfikowanych moc kuchenki elektrycznej

z piekarnikiem (8 - 14 kW) lub niekiedy moc przepywowego podgrzewacza wody

(18 - 27 kW). Moc P2 szacuje si na 1 kW w okresie najbliszych kilku lat.

Wedug tych zalece moc zapotrzebowan przez przecitne mieszkanie wieloizbowe

(M - 4) w budynkach wielorodzinnych o ogrzewaniu innym ni elektryczne mona szacowa

jako rwne:

6-7 kW w budynkach zgazyfikowanych,

12-25 kW w budynkach niezgazyfikowanych.

Przy takich obcieniach zasilanie mieszka powinno by wykonane jako trjfazowe.

Zrnicowanie mocy zapotrzebowanej przez jedno mieszkanie w zalenoci od tego czy

budynek jest czy nie jest zgazyfikowany wpywa na ustalenie obcialnoci (przekrojw)

przewodw i parametrw urzdze zabezpieczeniowych przeteniowych (prdw

7

znamionowych bezpiecznikw i wycznikw) wewntrznych linii zasilajcych, fragmentw

instalacji zasilajcych poszczeglne mieszkania oraz sposb wykonania instalacji w samym

mieszkaniu. Jest to w zasadzie rwnoznaczne ze zmuszeniem mieszkacw budynkw

zgazyfikowanych na wyczne korzystanie z kuchenek gazowych, w niektrych budynkach

rwnie na stosowanie gazowych podgrzewaczy wody, bez moliwoci zainstalowania teraz

i w przyszoci bardziej estetycznych i bezpiecznych urzdze elektrycznych.

Nie wystpuj takie ograniczenia przy zaoeniu, e sposb wykonania instalacji

elektrycznej w budynku mieszkalnym nie powinien zalee od tego czy jest w nim rwnie

instalacja gazowa, tak jak ustala si to rwnie w innych krajach, m.in. w normie niemieckiej

DIN 18015/1. Oznacza to rwnie, e mieszkacy domw zgazyfikowanych maj prawo wyboru

przy pomocy jakich urzdze pragn zaspokaja swoje okrelone potrzeby bytowe.

Przy takim zaoeniu moc zapotrzebowana pojedynczego mieszkania powinna wynosi:

- 12,5 kW dla mieszka w budynkach z centralnym zaopatrzeniem w ciep wod,

- 30 kW dla mieszka w budynkach, w ktrych przewiduje si instalowanie

elektrycznych urzdze do przygotowania ciepej wody o znacznych mocach znamionowych.

Uzasadnienie podanych wartoci jest nastpujce. W mieszkaniach z centralnym

zaopatrzeniem w ciep wod najwiksze dugotrwae obcienie (trwajce duej ni

3-4 stae czasowe przewodw) moe wystpi w przypadkach jednoczesnego korzystania z:

- kuchenki elektrycznej o mocy znamionowej PN rwnej 10 kW z wczonymi

elementami grzejnymi o cznej mocy 0,75 PN - 7,5 kW,

- pralki elektrycznej - 2,5 kW,

- innych odbiornikw (owietlenia, lodwki, elazka, odkurzacza, sprztu RTV i in.) - 2,5 kW.

W mieszkaniach z indywidualnym przygotowaniem ciepej wody uzasadnienie

najwikszego obcienia jest nastpujce:

- kuchenka elektryczna o PN = 10 kW, wczona na 0,75 mocy znamionowej - 7,5 kW,

- przepywowy podgrzewacz wody - 18 kW,

- pralka oraz inne odbiorniki - 4,5 kW.

W kadym mieszkaniu mog by zaczone rwnie inne zestawy odbiornikw lecz ich

czne obcienie nie powinno dugotrwale przekroczy zaoonych wartoci.

Zblione, chocia o okoo 10% wysze wartoci mocy zapotrzebowanych podaje si

rwnie w normie DIN 18015/1; odpowiednio 14,5 oraz 34 kW.

Przy ustalaniu mocy zapotrzebowanej mieszka i szczytowych mocy obliczeniowych

budynkw mieszkalnych naley odej od nawyku zbyt szczegowego ustalania tych wartoci,

czym jest m.in. uwzgldnianie liczby osb, na ktre planowane jest mieszkanie. Budynek trwa

z reguy duej ni zamieszkuj w nim pierwsi jego mieszkacy, a kolejni lokatorzy czy

waciciele nie powinni by zmuszeni do uytkowania sprztu elektrycznego o podobnym

standardzie jak ich poprzednicy, z okresu gdy instalacja bya projektowana.

8

3. WEWNTRZNE LINIE ZASILAJCE

3.1. WYMAGANIA OGLNE

Wewntrzne linie zasilajce (wlz) maj za zadnie poczenie instalacji odbiorczych ze

zczem bezporednio lub za porednictwem rozdzielnicy gwnej (rys. 1). Przekroje y

przewodw wlz powinny by tak dobrane, aby spenione byy wymagania dotyczce

w szczeglnoci:

- obcialnoci prdowej, nie mniejszej ni spodziewane szczytowe obcienie

prdowe,

- skutecznoci dziaania zastosowanych zabezpiecze przeteniowych,

przeciwporaeniowych i in.,

- dostawy energii elektrycznej o wysokiej jakoci zapewniajcej dugotrwa,

poprawn i bezpieczn prac wszystkich urzdze elektrycznych,

- zastosowania przewodw o przekrojach nie mniejszych od najmniejszych

dopuszczalnych dla wlz.

Wewntrzne linie zasilajce (wlz) powinny by ukadane w miejscach atwo dostpnych

np. na klatkach schodowych, z wyjtkiem klatek schodowych ewakuacyjnych, w korytarzach

piwnic itp. Wszystkie wlz powinny by wykonane jako trjfazowe. Ich liczb, oraz przekroje

przewodw ustala projektant w zalenoci od liczby instalacji odbiorczych w budynku.

W budynkach kilkukondygnacyjnych o liczbie mieszka od kilku do kilkunastu w jednej klatce

schodowej prowadzi si zazwyczaj jedn lini zasilajc. W budynkach wysokich oraz

w budynkach, w ktrych wystpuje znaczne zapotrzebowanie mocy przez poszczeglne

mieszkania wykonuje si wicej ni jedn lini zasilajc (rys. 2). W budynkach o wysokim

standardzie wykonania mieszka stosowane jest niekiedy indywidualne zasilanie

poszczeglnych mieszka bezporednio z gwnej rozdzielnicy (tablicy rozdzielczej).

W przypadku przyczy napowietrznych lokalizacja licznika energii elektrycznej

i prowadzenie wlz powinno by tak wykonane, aby moliwa bya atwa przebudowa na zcze

kablowe.

9

Rys. 1. Przykad wykonania instalacji elektrycznej w budynku mieszkalnym wielorodzinnym z zaznaczeniem

charakterystycznych elementw instalacji

Rys. 2. Przykady wykonania wewntrznych linii zasilajcych budynkw mieszkalnych o duej liczbie

mieszka lub znacznym obcieniu; RG rozdzielnica gwna, OA obwody administracyjne

10

3.2. SZCZYTOWE MOCE OBLICZENIOWE WEWNTRZNYCH LINII

ZASILAJCYCH

Proponuje si, aby za podstaw przyjmowania obliczeniowych mocy szczytowych

wewntrznych linii zasilajcych budynkw jedno i wielorodzinnych bez ogrzewania

elektrycznego przyjmowa diagram z rysunku 3 oraz dane zestawione w tabeli 2.

Moc obliczeniow wewntrznej linii zasilajcej N mieszka wyliczono z zalenoci

Pblz = kjNPM1 (2)

w ktrej kj to wspczynnik jednoczesnoci.

Tabela 2. Zapotrzebowanie mocy w budynkach mieszkalnych

Zapotrzebowanie mocy wlz [kVA] Liczba mieszka w

budynku N

z elektrycznym podgrzewaniem

wody uytkowej

w azienkach

bez elektrycznego

podgrzewania wody

uytkowanej w azienkach

1 2 3 4 5

30 44 55 64 72

12,5 22 28 33 37

6 7 8 9

10

80 86 91 97

101

41 44 47 49 51

12 14 16 18 20

110 116 123 128 133

55 59 62 66 69

25 30 35 40 45

144 153 160 165 170

74 80 84 87 91

50 60 70 80 90

175 183 189 195 200

94 99

102 104 106

100 205 108

11

Warto mocy zapotrzebowanej przez pojedyncze mieszkania PM1 przyjte zgodnie

z ustaleniami zawartymi w punkcie 2.

Wartoci wspczynnikw jednoczesnoci kj w zalenoci od liczby mieszka przyjto,

w okresie do 25 mieszka zgodnie z ustaleniami normy niemieckiej DIN 18015/1. Dla wikszej

liczby mieszka wspczynniki te przyjmuj bardzo mae wartoci rwne np. w budynkach

z centralnym zaopatrzeniem w ciep wod 0,131 przy 50 mieszkaniach oraz 0,074 przy 100

mieszkaniach. W budynkach z indywidualnym elektrycznym podgrzewaniem wody

wspczynniki te wynosz odpowiednio 0,103 i 0,06. Dotychczas przyjmowane w Polsce

i aktualnie zalecane przez COBRE Elektromonta wspczynniki jednoczesnoci dla linii

zasilajcych du liczb mieszka s znacznie wiksze od podanych. Z tego wzgldu szczytowe

obcienia wlz zasilajcych du liczb mieszka przyjto takie, jakie s podane w normie

niemieckiej - DIN 18015 mimo, e moce zapotrzebowane przez poszczeglne mieszkania PM1 s

w tej normie nieco wiksze, rwne odpowiednio 14,5 oraz 34 kW.

Na rysunku 3 poziomymi liniami podano wymagane wartoci prdw znamionowych

bezpiecznikw INF, a przez to porednio rwnie najnisz dugotrwa obcialno prdow

przewodw wlz. Wynika std, e rwnie przy niewielkiej liczbie mieszka, a nawet

w przypadku pojedynczego mieszkania, obcialno ta nie powinna by mniejsza ni 63 A,

czemu z pewnymi ograniczeniami odpowiada przekrj przewodw miedzianych 10 mm2.

Rys. 3. Wartoci obliczeniowych mocy szczytowych PBm wewntrznych linii zasilajcych budynkw o liczbie

mieszka n bez ogrzewania elektrycznego

12

3.3. OBWODY ODBIORCZE

Przewody czce wewntrzn lini zasilajc z zabezpieczeniami przedlicznikowymi,

licznikiem i tablic rozdzielcz w mieszkaniu powinny by przystosowane do zabezpieczenia ich

bezpiecznikami 50 A, niekiedy 63 A. Powinny to by przewody miedziane o minimalnym

przekroju co najmniej 10 mm2 i obcialnoci prdowej co najmniej 50 A. Zasadno stosowania

takich zabezpiecze i przewodw wynika z warunku selektywnoci dziaania szeregowo

poczonych bezpiecznikw przedlicznikowych i wycznikw instalacyjnych w obwodach

odbiorczych.

Rozdzielnica w mieszkaniu (rys. 4) powinna by zainstalowana moliwie blisko rodka

obcienia, przewanie na jednej, mniej eksponowanej cianie w korytarzu lub przedpokoju,

blisko kuchni lub pomieszczenia gospodarczego, azienki, grupujcych odbiorniki

o najwikszych mocach znamionowych (kuchenka, pralka, zmywarka do naczy, prasowalnica

itp.). Rozdzielnica powinna by umieszczona w miejscu i na wysokoci nie utrudniajcej

nadmiernie dostpu do cznikw. Rozdzielnice, w ktrych przewiduje si zamontowanie

stycznikw, przekanikw i innych urzdze sterujcych i zabezpieczajcych, ktrych dziaanie

wywouje nawet umiarkowany haas nie powinny by montowane na cianie pomieszczenia

przewidywanego na sypialni. W rozdzielnicy mieszkaniowej naley przewidzie kilka wolnych

miejsc na zainstalowanie dodatkowego obwodu lub aparatu, jeli zajdzie taka potrzeba

w przyszoci.

Instalacje elektryczne powinny by podzielone na potrzebn liczb obwodw (tabl. 3) w celu:

- zapewnienia niezawodnej pracy odbiornikw energii elektrycznej,

- ograniczenia negatywnych skutkw w razie zaistnienia uszkodzenia w jednym

z obwodw,

- uatwienia bezpiecznego sprawdzania i konserwacji instalacji.

Wydzielone obwody naley stosowa dla gniazd wtyczkowych. Do jednego obwodu nie

naley przycza wicej ni 10 gniazd, przy czym gniazda podwjne i potrjne liczy si jako

jedno gniazdo. Dopuszcza si stosowanie w mieszkaniu obwodw wsplnych dla odbiornikw

owietleniowych i gniazd wtyczkowych, jeeli s co najmniej dwa obwody, a dziaanie takie

pozwala na ograniczenie liczby lub znaczne skrcenie cznej dugoci obwodw.

Odbiorniki o mocy 2 kW i wikszej powinny by zasilane z osobnych wydzielonych

obwodw (rys. 4) niezalenie od tego czy s zainstalowane na stae czy zasilane poprzez gniazda

wtyczkowe i wtyczki. Do takich odbiornikw nale:

- kuchenki elektryczne, rona,

- zmywarki do naczy,

- pralki,

- przepywowe podgrzewacze wody,

- zbiornikowe podgrzewacze wody o znacznych mocach i pojemnociach.

13

Zaleca si wykonanie osobnych obwodw do zasilania:

- warsztatw podrcznych, pracowni,

- owietlenia zewntrznego,

- garay,

- innych pomieszcze gospodarczych,

- sprztu komputerowego.

Tabela 3. Zalecana, minimalna liczba obwodw gniazd wtyczkowych oglnego uytku i obwodw

owietleniowych w instalacji odbiorczej w mieszkaniu

Powierzchnia mieszkania, m2

Minimalna liczba obwodw

do 50 2

50-75 3

75-100 4

100-125 5

powyej 125 6

Rys. 4. Przykad wykonania tablicy rozdzielczej i obwodw odbiorczych w mieszkaniu wieloizbowym

14

Liczba gniazd wtyczkowych w poszczeglnych pomieszczeniach mieszkania powinna

by na tyle dua, aby nie byo kopotliwe uytkowanie rnych odbiornikw, rwnie rcznych,

bez koniecznoci stosowania przeduaczy o wikszej liczbie gniazd. Wymagana liczba

wypustw owietleniowych i gniazd wtyczkowych oglnego przeznaczenia w mieszkaniach

o przecitnym standardzie wykonania nie powinna by mniejsza od podanych w tablicy 4

w kolumnie 1.

Przy wyszym standardzie wykonania naley przyjmowa dane zestawione w kolumnach

odpowiadajcych kategorii II. W takich przypadkach moe by konieczne wykonanie wikszej

liczby obwodw, ni wynika to z zalece zawartych w tabeli 3.

Obwody owietlenia i gniazd wtyczkowych oglnego przeznaczenia naley wykonywa

przewodami miedzianymi o przekroju 1,5 mm2 i zabezpieczy wycznikami instalacyjnymi

o prdzie znamionowym cigym 16 A i charakterystyce czasowo-prdowej typu B (rys. 4).

Obwody zasilajce wydzielone odbiorniki o wikszej mocy znamionowej powinny by

wykonane przewodami o obcialnoci odpowiedniej do ich prdu znamionowego, jednak

o przekroju nie mniejszym ni 1,5 mm2 Cu.

W budynkach wielorodzinnych osobne obwody odbiorcze powinny by wykonane do

zasilania:

- owietlenia klatki schodowej, piwnic, korytarzy,

- instalacji dzwonkowych, domofonw i innych urzdze uytkowanych wsplnie przez

wielu mieszkacw,

- hydroforw,

- wind.

Obwody odbiorcze powinny by wyposaone w wyczniki instalacyjne chronice

przewody i zasilane urzdzenia przed skutkami przete oraz w wyczniki rnicowoprdowe.

Wyczniki te mog by instalowane w poszczeglnych obwodach lub jeden wycznik

rnicowoprdowy o wikszym prdzie znamionowym cigym i znamionowym prdzie

rnicowym, moe chroni kilka obwodw (rys. 4).

Wyczniki rnicowoprdowe obwodw gniazd wtyczkowych powinny by

wysokoczue, o znamionowym prdzie rnicowym (IN) nie wikszym ni 30 mA, inne za

obwody mog by chronione wycznikami o prdach IN = 100 mA i 300 mA, odpowiednich do

spodziewanych prdw upywowych.

Zamiast oddzielnych wycznikw przeteniowych i wycznikw rnicowoprdowych

mog by instalowane wyczniki zwarte, zawierajce w jednym aparacie wyzwalacze

przeteniowe i rnicowoprdowe.

Nie oznacza to, e nie mog by zastosowane inne ni wyczniki rnicowoprdowe

urzdzenia ochrony przeciwporaeniowej, szczeglnie w obwodach i warunkach nie

stwarzajcych szczeglnego zagroenia poraeniowego.

15

Tabela 4. Zalecane wyposaenie instalacji odbiorczej w mieszkaniu

Kategoria I Kategoria II Kategoria II

Rodzaj pomieszczenia

Liczba obwodw liczba

gniazd

wtyczkowych

liczba

punktw

owietlenia

liczba

gniazd

wtyczkowych

liczba

punktw

owietlenia

liczba

gniazd

wtyczkowych

liczba

punktw

owietlenia

Sypialnia/ pokj dzienny

12 m2

20 m2

>20 m2

3

4

5

1

1

2

5

7

9

2

2

3

7

9

11

3

3

4

Nisza kuchenna

Kuchnia

5

7

2

2

7

9

2

3

8

11

2

3

Pracownia 4 1 7 2 9 3

azienka 3 2 4 3 5 3

WC 1 1 2 1 2 2

Przedpokj dugoci

2,5 m

>2,5 m

1

1

1

1

1

2

2

2

1

3

3

3

Balkon, loggia szerokoci

3 m

>3 m

1

1

1

1

1

2

1

1

2

3

1

2

Piwnica, przyziemie 1 1 2 1 2 1

Pokj zainteresowa (hobby) 3 1 5 2 7 2

czna liczba obwodw

wydzielonych:

kuchenka elektryczna

zmywarka

pralka

suszarka bielizny

podgrzewacz wody

piekarnik

inne

1

1

1

1

1

-

-

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

2

1

2

16

4. OBCIENIA SIECI ZASILAJCYCH BUDYNKI MIESZKALNE

Wraz ze zwikszajc si liczb budynkw mieszkalnych oraz mieszka zmniejszaj si

wartoci wspczynnikw jednoczesnoci kj. Przy bardzo duej liczbie zasilanych mieszka

wikszej od 100 mona proponowa przyjcie wartoci wspczynnikw jednoczesnoci jak dla

100 mieszka, rwnych:

kj = 0,085 dla mieszka z centralnym zaopatrzeniem w ciep wod, oraz

kj = 0,068 dla mieszka z elektrycznymi podgrzewaczami ciepej wody.

Wartoci te s nieco wiksze ni wynika to z zalece normy niemieckiej DIN 18015/1.

Zblione wartoci wspczynnikw jednoczesnoci uzyskano w trakcie badania obcienia sieci

zasilajcej du dzielnic mieszkaniow, o ponad 4000 mieszka, w Mannheim w Niemczech

[1].

Wanym zagadnieniem jest sposb ustalania przekrojw y kabli sieci rozdzielczej

niskiego napicia. Dokadne ustalenia obcialnoci prdowej i przekrojw przewodw tej sieci

dla obcie poszczeglnych ulic, grup budynkw i pojedynczych budynkw powoduje, e

poszczeglne odcinki tej sieci maj rne przekroje. Taki sposb wyznaczania przekrojw sieci

jest w peni racjonalny technicznie, ale nie zawsze uzasadniony ekonomicznie. Przykadowo

w Hessische Energiewirtschaft AG, w Darmstadt, bdcym odpowiednikiem naszych Zakadw

Energetycznych w sieci komunalnej niskiego napicia stosuje si jeden, standardowy przekrj

y kabli rwny 150 mm2 A1. Takie postpowanie ma pene uzasadnienie ekonomiczne.

Powszechne stosowane jednego typu kabla obnia cen jego produkcji i zakupu oraz zmniejsza

potrzebn ilo i rnorodno, a przez to rwnie koszty zakupu i magazynowania koniecznego

osprztu (muf, zaciskw itp.).

Zastosowanie w pewnych przypadkach przekrojw przewodw sieci rozdzielczych

wikszych ni wynika to z warunku aktualnego obcienia prdowego zwiksza niezawodno

zasilania i jako energii oraz obnia koszty strat energii i nie ogranicza moliwoci przyczenia

nowych odbiorcw.

5. ZASADY DOBORU PRZEWODW I KABLI ELEKTROENERGETYCZNYCH

5.1. WYMAGANIA OGLNE

Przewody i kable elektroenergetyczne powinny by tak dobrane, aby podczas

wieloletniego uytkowania nie wystpowao ich przedwczesne zuycie i uszkodzenia

powodowane szkodliwym oddziaywaniem rodowiska. Same te nie powinny stwarza takiego

zagroenia dla rodowiska, a w warunkach pracy normalnej przyrost temperatury przewodw nie

powinien przekracza wartoci granicznych dopuszczalnych dugotrwale. Powinna by te

17

zapewniona odbiorcom odpowiednia jako energii okrelona gwnie brakiem przerw

w zasilaniu oraz odchyleniami napicia od wartoci znamionowej i zawartoci wyszych

harmonicznych nie przekraczajcymi wartoci granicznych dopuszczalnych.

Warunki zwizane gwnie ze rodowiskiem wyznaczaj wymagany typ przewodu lub

kabla i sposb ochrony przed szkodliwymi oddziaywaniami rodowiska, warunki techniczne za

ustalaj napicie znamionowe i przekroje przewodw.

Kolejno postpowania przy wyznaczaniu przekroju przewodw jest zazwyczaj

nastpujca:

1. Wyznacza si przekrj ze wzgldu na obcialno prdow dugotrwa.

2. Sprawdza si, czy dobrany przekrj jest wystarczajcy ze wzgldw mechanicznych.

3. Sprawdza si, czy dobrane przekroje przewodw s wystarczajce ze wzgldu na

cieplne dziaanie prdw przecieniowych i zwarciowych.

5. Sprawdza si skuteczno ochrony przeciwporaeniowej.

Naley mie wiadomo, e dobr przewodw i zabezpiecze przeteniowych to jedna

czynno projektowa. Obcialnoci prdowe przewodw wyznaczaj bowiem najwiksze

wartoci prdw znamionowych urzdze przeteniowych, jak rwnie prdy znamionowe

zabezpiecze przeteniowych wyznaczaj wymagane wartoci obcialnoci prdowej

przewodw.

5.2. DOBR PRZEKROJU PRZEWODW ZE WZGLDU NA OBCIENIE

PRDEM I SPADKI NAPICIA

Dobr przekroju przewodw ze wzgldu na obcialno prdow dugotrwa wykonuje

si na podstawie tablic obcialnoci dugotrwaej przewodw (tabl. 5), waciwych dla

okrelonych typw przewodw i warunkw ich uoenia. Dobiera si zazwyczaj najmniejszy

z przekrojw, ktrego obcialno dugotrwaa IZ jest wiksza od prdu obliczeniowego IB

wyznaczonego z mocy zapotrzebowanej lub obliczeniowej mocy szczytowej, zgodnie

z ustaleniami zawartymi w punktach 2 i 3. W obliczeniach prdu IB w budynkach

mieszkalnych, przy braku dokadnych danych mona przyj cos = 0,95.

W obwodach odbiorczych zasilajcych pojedyncze odbiorniki prd znamionowy

odbiornika przyjmuje si jako prd IB. Powinien by speniony warunek

IZ IB (3)

Przewody zasilajce odbiorniki o obcieniu innym ni dugotrwae (dorywcze,

przerywane) w ograniczonym czasie mog by obcione prdem wikszym od ich

18

obcialnoci dugotrwaej IZ, bez przekroczenia temperatury granicznej dopuszczalnej

dugotrwale.

Tabela 5. Obcialno prdowa dugotrwaa IZ przewodw o izolacji PVC uoonych w rny sposb wg

normy niemieckiej DIN VDE 0298-4 oraz zalecane (najwiksze) prdy znamionowe bezpiecznikw

INF jako zabezpiecze przeteniowych; obliczeniowa temperatura otoczenia 0 = 25 C

Odbiorniki energii elektrycznej pracuj w zasadzie poprawnie przy zasilaniu ich

napiciem o wartoci zblionej do znamionowej. Wymagane jest niekiedy zastosowanie

przewodw o przekroju y wikszym ni wynika to z warunku obcialnoci prdowej, aby

odchylenia napicia w poszczeglnych fragmentach sieci i instalacji nie przekraczay wartoci

granicznej dopuszczalnej ustalonej przez odpowiednie przepisy lub normy przy zaoeniu, e

19

wystpujce odchylenia napicia powodowane spadkami napi nie powinny wywoywa

zakce w pracy odbiornikw.

W Polsce w 2001 r. nie ma obowizujcych przepisw lub norm ustalajcych

dopuszczalne spadki napicia oraz dopuszczalne odchylenia napicia od wartoci znamionowych

w poszczeglnych fragmentach instalacji. Przepisy z 1977 roku utraciy wano, a jak

dotychczas to istnieje tylko projekt normy PN-IEC 60364/523 dotyczcy tego zagadnienia.

Zawarto w nim zalecenie, aby spadek napicia w instalacjach nieprzemysowych, a gwnie w

budynkach mieszkalnych na odcinku od zcza do koca dowolnego obwodu odbiorczego

instalacji nie przekracza 4% napicia znamionowego. W projekcie nie ma ogranicze

dotyczcych dopuszczalnych spadkw napi w wewntrznych liniach zasilajcych.

Inne i ustalone z wiksz dbaoci o jako energii elektrycznej s zalecenia norm

niemieckich [3], w ktrej rnicuje si wymagania dotyczce dopuszczalnych spadkw napicia

w wewntrznych liniach zasilajcych (tabl. 6, rys. 5) oraz w obwodach odbiorczych.

Dopuszczalny spadek napicia, od licznika do koca obwodu, nie powinien przekracza 3%.

Tylko pozornie wymagania te s prawie takie same. Istotna rnica polega na tym, e kady

odbiorca niemiecki ma na zaciskach swojej rozdzielnicy w mieszkaniu napicie bardzo bliskie

znamionowemu, a polski moe je mie o okoo 3% nisze.

Spadek napicia, wyraony w procentach na dowolnym odcinku toru o dugoci l,

wykonanym przewodem o przekroju S i konduktywnoci materiau y , jest okrelony

zalenoci:

- dla linii i instalacji jednofazowych

( )UU

I R X

NfB% cos sin= +

200 (4)

- dla obwodw trjfazowych

( )UU

I R X

N

B%cos sin=

+

3 100 (5)

gdzie: IB - prd obcienia, A; cos - wspczynnik mocy; R, X - rezystancja i reaktancja

przewodu wyraone wzorami

Rl

S= (6)

X = x l 10-3 (7)

20

przy czym: x - reaktancja jednostkowa przewodw, m/m; UN - napicie znamionowe fazowe

oraz midzyprzewodowe (liniowe). W obliczeniach naley przyjmowa dugoci w metrach,

przekroje przewodw w mm2, za konduktywnoci w m/ mm2 (56 dla y miedzianych i 33

dla aluminiowych). Jednostkowe reaktancje x wynosz ok. 0,070,08 m/m kablowych, 0,10

m/m dla instalacji w rurkach oraz 0,25-0,30 m/m dla linii napowietrznych niskiego napicia.

Jeeli obliczenia dotycz linii kablowych lub instalacji elektrycznych wykonanych

kablami, przewodami wieloyowymi lub jednoyowymi uoonymi w rurkach, o przekroju y

nie wikszym ni 50 mm2 miedzianych lub 70 mm2 aluminiowych, to rezystancje przewodw s

ponad czterokrotnie wiksze od ich reaktancji. Pozwala to na pominicie reaktancji przewodw

w obliczeniach praktycznych, przy zachowaniu zadowalajcej dokadnoci oblicze. Przy takim

zaoeniu mona korzysta z nastpujcych zalenoci:

- dla obwodw jednofazowych

UPl

SUnf%=200

2

(8)

- dla obwodw trjfazowych

UPl

SUNf%=100

2

(9)

w ktrych P - moc czynna przesyana analizowanym odcinkiem toru prdowego, W.

Rys. 5. Graniczne dopuszczalne spadki napicia Ulzd w wewntrznych liniach zasilajcych w budynkach

mieszkalnych

21

Tabela 6. Graniczne dopuszczalne spadki napicia Ulzd w wewntrznych liniach zasilajcych, w budynkach

mieszkalnych

Lp.

Moc przesyana lini wlz w kW

Ulzd w %

1 2 3 4

do 100 od 100 do 250 od 250 do 400 powyej 400

0,5 1,0

1,25 1,50

6. ZABEZPIECZENIE PRZEWODW I KABLI ELEKTROENERGE TYCZNYCH

6.1. ZABEZPIECZENIA PRZED SKUTKAMI PRZECIE

Przepyw prdw przekraczajcych zarwno obcialno prdow przewodw, jak

i prd znamionowy odbiornikw i urzdze elektrycznych, a take pogorszenie si warunkw

chodzenia, ustanie pracy urzdze zapewniajcych wymuszone chodzenie urzdze powoduj

zwikszenie si temperatury y przewodw i uzwoje urzdze elektrycznych, co z kolei

wywouje przyspieszone starzenie si izolacji, a niekiedy moe by przyczyn jej zniszczenia,

powstania poaru lub wybuchu. Z tych wzgldw przewody i kable oraz rnorodne urzdzenia

elektroenergetyczne i niektre zoone ukady zasilania powinny mie skuteczne zabezpieczenia

przeciwprzeteniowe oraz inne, powodujce samoczynne wyczanie zasilania w przypadkach

zwar i przecie oraz nieprawidowej pracy innych urzdze zapewniajcych waciwe

warunki chodzenia. Przypadki, w ktrych mona lub nie naley instalowa zabezpiecze s

wyjtkowe.

Zabezpieczenia przed skutkami prdw przeteniowych mog by wykonane przy

zastosowaniu:

- jednego urzdzenia zabezpieczajcego zarwno przed skutkami zwar, jak i przecie;

- dwch rnych urzdze, z ktrych jedno zabezpiecza przed skutkami zwar, a drugie

przed skutkami przecie.

Urzdzenia zabezpieczajce przewody i kable przed skutkami przecie powinny by

tak dobrane, aby w przypadku przepywu prdw o wartoci wikszej od dugotrwaej

obcialnoci prdowej przewodw IZ nastpowao ich dziaanie zanim wystpi nadmierny

wzrost temperatury y przewodw i rnych zestykw. Wymagania te uwaa si za spenione,

jeeli zachowane s nastpujce warunki (rys. 6).

IB In IZ (10)

I2 1,45 IZ (11)

22

w ktrych: IB - prd obliczeniowy lub prd znamionowy odbiornika, jeeli z danego obwodu jest

zasilany tylko jeden odbiornik, In - prd znamionowy lub prd nastawienia urzdzenia

zabezpieczajcego, I2 - prd zadziaania urzdzenia zabezpieczajcego.

Rys. 6. Relacja midzy rnymi prdami w obwodach zabezpieczonych przed skutkami przecie: IB - prd

obliczeniowy, In - prd znamionowy urzdze zabezpieczajcych, I2 - prd zadziaania urzdze

zabezpieczajcych

Jako prd zadziaania bezpiecznikw mona przyjmowa wartoci prdw probierczych

grnych If. Iloraz prdw probierczych grnych i prdw znamionowych bezpiecznikw dla

bezpiecznikw o prdzie znamionowym wikszym od 4 A wynosi 1,5 1,9. Dla bezpiecznikw

instalacyjnych o prdzie znamionowym INF = 20(32) - 400 A mona przyjmowa

I2 = 1,6 INF (12)

Wyzwalacze przecieniowe wycznikw instalacyjnych maj tak uksztatowane

charakterystyki, e ich prd zadziaania I2 jest rwny 1,45 Int, gdzie Int to prd nastawienia

wyzwalacza przecieniowego.

Zabezpieczenia przecieniowe przewodw powinny by instalowane na pocztku

obwodu oraz w miejscach, poza ktrymi nastpuje zmniejszenie si obcialnoci przewodw,

a zastosowane zabezpieczenia nie chroni tych odcinkw obwodu. Dotyczy to:

- zmniejszenia przekroju przewodw lub zmiany rodzaju przewodw,

- pogorszenia si warunkw chodzenia w wyniku zmiany sposobu uoenia

przewodw, istnienia innych instalacji lub podwyszonej temperatury otoczenia.

Mona nie stosowa dodatkowych zabezpiecze, jeeli nie chroniona cz obwodu nie

przekracza dugoci 3 m i nie zawiera rozgazie ani gniazd wtyczkowych, oraz jest

zabezpieczona skutecznie przed prdami zwarciowymi, a instalacja jest wykonana w sposb

ograniczajcy do minimum niebezpieczestwo powstania zwarcia, np. przez dodatkowe

23

zabezpieczenie przed wpywami zewntrznymi, i nie znajduje si w pobliu materiaw

atwopalnych.

6.2. ZABEZPIECZENIA PRZED SKUTKAMI ZWAR

Urzdzenia zabezpieczajce przed skutkami zwar powinny by tak dobrane, aby

przerwanie prdu zwarciowego w obwodzie elektrycznym nastpowao wczeniej anieli

wystpi niebezpieczestwo uszkodze cieplnych i mechanicznych w przewodach oraz ich

poczeniach. Zabezpieczenia zwarciowe mog by wykonane z zastosowaniem:

- bezpiecznikw lub

- wycznikw samoczynnych z wyzwalaczami zwarciowymi.

Czas od momentu powstania zwarcia do przerwania prdu zwarciowego powinien by na

tyle krtki, aby temperatura y przewodw nie przekroczya wartoci granicznej dopuszczalnej

przy zwarciu dla danego typu przewodw. Czas ten, w sekundach, nie powinien przekroczy

wartoci granicznej dopuszczalnej wyznaczonej wg wzoru

t kS

Ikm

=

2

(13)

w ktrym: S - przekrj przewodu, mm2; k - wspczynnik zaleny od waciwoci materiaw

przewodowych i izolacyjnych (tabl. 7).

Dla bezpiecznikw rzeczywisty czas trwania zwarcia tk wyznacza si z charakterystyk

czasowo-prdowych pasmowych bezpiecznikw (rys. 7). Dla wycznikw czas ten, jeeli prd

zwarciowy jest wikszy od prdu wyzwalajcego wyzwalaczy zwarciowych, nie przekracza 0,1

s, a jest przewanie znacznie mniejszy, rwny 20-40 ms.

Tabela 7. Wartoci wspczynnika k dla rnych rodzajw przewodw

Rodzaj przewodu Warto wspczynnika k [A s1/2 / mm2]

Przewody o izolacji z gumy powszechnego uytku, z butylenu, z polietylenu usieciowanego lub z gumy etylenowo-propylenowej:

- z yami miedzianymi - z yami aluminiowymi

Przewody o izolacji z PVC:

- z yami miedzianymi - z yami aluminiowymi

135 87

115 74

24

Rys. 7. Charakterystyki czasowo-prdowe pasmowe bezpiecznikw zwocznych typu gL;

IK prd zwarciowy pocztkowy spodziewany

25

6.3. SELEKTYWNO DZIAANIA ZABEZPIECZE PRZETENIOWYCH

Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych wykonuje si w ukadach

promieniowych, kilkustopniowych, w ktrych zazwyczaj kilka zabezpiecze przeteniowych

jest poczonych szeregowo (rys. 1). Zabezpieczenia te instaluje si na pocztku kadej z linii

lub obwodu i w miejscach, gdzie zmniejsza si przekrj przewodw. W przypadku zwarcia

w dalszej czci obwodu prd zwarciowy o tej samej wartoci przepywa przez kilka urzdze

zabezpieczajcych. Urzdzenia zabezpieczajce powinny dziaa w sposb selektywny, tzn.

w razie rnych zakce wywoujcych przetenie powinno dziaa tylko jedno

zabezpieczenie, zainstalowane najbliej miejsca uszkodzenia w kierunku rda zasilania.

Dziaanie zabezpieczenia powinno wyeliminowa uszkodzone urzdzenie lub fragment obwodu,

zachowujc cigo zasilania urzdze i obwodw nieuszkodzonych.

Zabezpieczenia przeteniowe dziaaj selektywnie, jeeli ich pasmowe charakterystyki

prdowo-czasowe nie przecinaj si ani nie maj wsplnych obszarw dziaania. W odniesieniu

do bezpiecznikw wymaganie to sprowadza si do warunku, aby prdy znamionowe wkadek

bezpiecznikowych kolejnych bezpiecznikw rniy si co najmniej o 2 stopnie, a wic aby

wynosiy np. 25 i 50 A lub 60 i 100 A. Stosowanie bezpiecznikw rnicych si o jeden stopie

przewanie nie zapewnia wymaganej selektywnoci dziaania. Iloraz prdw znamionowych

kolejnych wkadek bezpiecznikowych tego samego typu, poczonych szeregowo powinien by

w przecitnych warunkach co najmniej rwny 1,6. W razie stosowania bezpiecznikw rnych

typw o charakterystykach czasowo-prdowych szybkich i zwocznych, wymaganie to moe si

okaza niewystarczajce.

Znacznie trudniej jest zapewni selektywno dziaania zabezpiecze zwarciowych

wykonanych z zastosowaniem wycznikw. Maj one z reguy jednoczonowy wyzwalacz

bezzwoczny powodujcy dziaanie wycznika w czasie wasnym 0,01-0,05 s, niezalenie od

wartoci prdu przepywajcego przez wycznik (o ile tylko jest on wikszy ni prd dziaania

wyzwalacza zwarciowego). W razie zainstalowania w szereg dwch lub wicej takich

wycznikw, nawet o rnych prdach znamionowych, ich dziaanie moe by przypadkowe.

Selektywno moe zapewni wwczas zastosowanie wycznika instalacyjnego selektywnego,

np. typu S 93 firmy AEG lub ELESTER, jako bliszego od strony rda zasilania.

Przedstawione trudnoci z zapewnieniem selektywnoci dziaania zabezpiecze

zwarciowych wykonanych za pomoc wycznikw instalacyjnych uzasadniaj zalecenie, aby

wyczniki te byy przede wszystkim stosowane jako zabezpieczenie poszczeglnych obwodw

instalacji mieszkaniowej. W ten sposb zapobiega si niewaciwemu zabezpieczaniu tych

obwodw przez samych uytkownikw, jak to ma czstokro miejsce w przypadku

wykorzystania niewaciwych wkadek bezpiecznikowych. Natomiast jako dalsze

zabezpieczenia od strony rda zasilania (przedlicznikowe, zabezpieczenie wlz) powinny by

stosowane bezpieczniki o takich co najmniej wartociach prdw znamionowych, aby by

26

speniony warunek selektywnego dziaania zabezpiecze, a wic aby przy zwarciu w obwodzie

odbiorczym wkadki te nie ulegay przepaleniu. Dlatego prdy znamionowe wkadek

bezpiecznikowych powinny by dobrane z uwzgldnieniem typu i danych znamionowych

wycznikw w obwodach odbiorczych oraz wartoci prdu zwarciowego (tabl. 8, rys. 8).

Punkty przecicia si charakterystyk (rys. 8) wyznaczaj najwiksze wartoci prdw

zwarciowych Ik - przy ktrych jest zachowana selektywno dziaania zabezpiecze w ukadzie

bezpiecznik F - wycznik W.

Tabela 8. Najwiksze wartoci prdw zwarciowych w kA, przy ktrych spenione s jeszcze warunki

selektywnego dziaania zabezpiecze zwarciowych o ukadzie bezpiecznik-wycznik instalacyjny

typu S190B.

INF [A] INW

[A] 25 35 50 63 80 100 125 160

Ukad

pocze

6 1,0 1,7 3,0 3,5 6 6 6 6

10 0,78 1,4 2,7 3,3 6 6 6 6

13 0,74 1,4 2,2 3,1 5,5 6 6 6

16 0,68 1,4 2,2 3,1 4,5 6 6 6

20 0,65 1,28 2,1 2,9 3,8 6 6 6

25 1,23 1,9 2,9 3,2 6 6 6

32 1,84 2,85 2,8 5 6 6

40 2,7 2,4 4 6 6

50 4 6 6

63 4 6 6

INF

IK

INW prd znamionowy cigy wycznika

INF prd znamionowy bezpiecznika; wg PN-87/E-93100/01, charakterystyka gG

Rys. 8. Charakterystyki )I(fdti K2 = przedukowe bezpiecznikw typu gL oraz wyczania wycznikw

instalacyjnych 16 i 32 A.

27

Przy sprawdzaniu warunkw selektywnego dziaania zabezpiecze mona te korzysta

z danych firmowych, podajcych najwiksze wartoci prdw zwarciowych, przy ktrych

urzdzenia zabezpieczajce skompletowane w odpowiednich zestawach, dziaaj selektywnie.

Ustalenia takie dotycz przewanie tylko urzdze wytwarzanych przez te firmy i nie mog by

przenoszone na analogiczne urzdzenia innych firm. Przykadowo, jeeli w obwodzie

odbiorczym zastosowano wyczniki instalacyjne S190B o prdzie znamionowym 16 A, to prdy

znamionowe wkadek bezpiecznikowych typu gG (zwocznych) w zabezpieczeniu

przedlicznikowym powinny by rwne co najmniej (tabl. 8):

- 35 A przy prdzie zwarciowym mniejszym ni 1,4 kA,

- 50 A przy prdzie zwarciowym mniejszym ni 2,2 kA,

- 63 A przy prdzie zwarciowym mniejszym ni 3,1 kA.

Aby z kolei byy spenione wymagania dotyczce zabezpieczenia przecieniowego

przewodw, obcialno prdowa przewodw czcych wlz z rozdzielnic w mieszkaniu

powinna by nie mniejsza ni prd znamionowy zabezpiecze.

Zgodnie z tabel 5, opracowan w oparciu o norm DIN VDE 0298-415 przekroje

przewodw uoonych pod tynkiem (sposb oznaczony symbolami A1 i A2) w temperaturze

otoczenia 25C, przy zasilaniu trjfazowym powinny by nie mniejsze ni:

- 10 mm2 przy bezpiecznikach 35 A,

- 16 (25) mm2 przy bezpiecznikach 50 A,

- 25 mm2 przy bezpiecznikach 63 A.

W Niemczech stosowane s powszechnie (rys. 1) bezpieczniki 63 A w zabezpieczeniach

przedlicznikowych oraz przewody miedziane o przekroju co najmniej 10 mm2 czce wlz

z rozdzielnic w mieszkaniu. Naley tu zwrci uwag na to, e przewody te, zarwno przy

sposobie uoenia A1 lub A2, jak i B1 lub B2, nie s zabezpieczone przed przecieniem

w sposb cakowicie zgodny z warunkami (10) i (11), przy zastosowaniu jako zabezpieczenia

przedlicznikowego bezpiecznikw o prdzie znamionowym 63 A lub nawet 50 A. Taki wariant

zabezpieczenia dopuszcza si jednak wyjtkowo w tym przypadku, poniewa:

- odcinek przewodw od zabezpieczenia przedlicznikowego do tablicy rozdzielczej

w mieszkaniu jest stosunkowo krtki (zwykle jego dugo nie przekracza 3 m),

- na tym odcinku instalacji nie przycza si adnych odbiorw ani gniazd

wtyczkowych,

- dugotrwae przecienie tego odcinka jest bardzo prawdopodobne.

Przyjcie prdw znamionowych wkadek bezpiecznikowych zabezpiecze

przedlicznikowych 50 lub 63 A ma swoje dalsze konsekwencje. Aby bya zachowana

selektywno dziaania zabezpiecze przedlicznikowych i zabezpiecze wlz (F3 na rys. 1),

prdy znamionowe wkadek F3 powinny by rwno co najmniej odpowiednio 80 lub 100 A,

a obcialnoci prdowe przewodw wlz wiksze ni te wartoci prdw.

28

Przy uoeniu przewodw wlz w kanaach instalacyjnych (sposb uoenia B1 lub B2 wg

normy 15) powinny to by przewody miedziane o przekrojach co najmniej:

- 25 mm2 o obcialnoci 94 i 85 A przy bezpiecznikach 80 A,

- 35 mm2 o obcialnoci 117 i 105 A przy bezpiecznikach 100 A.

Aby spenione byy wymagania dotyczce selektywnoci dziaania zabezpiecze

przeteniowych oraz zabezpiecze przecieniowych przewodw, ich dane techniczne powinny

by takie, jak przedstawiono na rys. 1.

W Polsce, jak dotychczas powszechnie zabezpieczenia przedlicznikowe mieszka

wykonuje si za pomoc bezpiecznikw o prdzie znamionowym 25 A. Wynika to z dawnych

nawykw projektantw lecz gwnie z wymusze dostawcw energii (Zakadw

Energetycznych), ktre zabezpieczenie przedlicznikowe traktuj jako swego rodzaju kryz

ograniczajc pobr mocy przez mieszkacw. Nie uwzgldnia si warunku selektywnego

dziaania zabezpiecze przeteniowych (zwarciowych) utworzonych z wycznikw

w obwodach odbiorczych i bezpiecznikw przedlicznikowych. Wymg selektywnego dziaania

zabezpiecze nie moe by ani naruszany ani dyskutowany.

Zaprojektowane w ten sposb zabezpieczenia nie speniaj warunku selektywnoci,

a moc lub jej chwilowy nadmierny pobr mona ograniczy rodkami ekonomicznymi. Liczniki

energii elektrycznej instalowane w budynkach mieszkalnych w wielu krajach europejskich s

wykonane w ten sposb, e w zwykej taryfie mierz tylko energi nie przekraczajc

ustalonego progu. Przykadowo w Niemczech s to przytoczone ju wartoci 14,5 kW dla

mieszka bez przepywowych podgrzewaczy wody i 34 kW dla mieszka z tymi

podgrzewaczami. Ujednolicenie mocy zapotrzebowanej na pojedyncze mieszkanie (bez zbyt

szczegowego obliczania) umoliwia rwnie powszechn budow takich licznikw jako

pewnego rodzaju standardowego wyposaenia instalacji. Taka unifikacja i masowo produkcji

obnia oczywicie koszt licznika. Stosowanie tej zasady byoby celowe rwnie w Polsce,

zwaszcza w czasie gdy energia elektryczna staje si towarem.

Zabezpieczenie przeteniowe instalacji od zcza do obwodw odbiorczych moe by

rwnie zrealizowane z zastosowaniem wycznikw samoczynnych. Aparaty te (z wyjtkiem

wycznikw w obwodach odbiorczych) musz by specjalnie wykonane: albo z wyzwalaczami

elektromagnetycznymi dwuczonowymi, z ktrych jeden jest bezzwoczny, drugi za z krtk

nastawialn zwok czasow, albo powinny to by wyczniki selektywne, np. typu S93 firmy

AEG lub ELESTER. S to jednak aparaty wielokrotnie drosze ni bezpieczniki.

Przekroje przewodw i prdy znamionowe zabezpiecze przeteniowych instalacji

elektrycznych, zwaszcza wlz w budynkach mieszkalnych, wynikajce z koniecznoci spenienia

warunku selektywnego dziaania zabezpiecze mog by nawet znacznie wiksze, ni to wynika

z mocy zapotrzebowanej przez poszczeglne mieszkania i cznie przez wszystkie mieszkania

w budynku. Dotyczy to w szczeglnoci budynkw o niewielkiej liczbie mieszka.

29

Do realizacji naley przyj wiksze zarwno przekroje, jak i obcialnoci przewodw,

a take zabezpieczenia przeteniowe o wikszych prdach znamionowych obliczone z obydwu

tych warunkw.

Zabezpieczenia zwarciowe s rwnie wanymi elementami systemu ochrony

przeciwporaeniowej, polegajcego na samoczynnym szybkim wyczaniu zasilania

w przypadku zwar z przewodem ochronnym lub ochronno-neutralnym. Czas zadziaania

zabezpiecze zwarciowych w obwodach rozdzielczych nie powinien przekracza 5 s,

a w obwodach odbiorczych powinien by rzdu dziesitnych czci sekundy. Oznacza to, e

impedancja obwodw zwarciowych powinna by na tyle maa, aby prd zwarciowy powodowa

zadziaanie zabezpiecze w odpowiednio krtkim czasie. Moe to wymusza, aczkolwiek

rzadko, a przy zastosowaniu wycznikw rnicowoprdowych raczej nigdy, dobr przewodw

o wikszym przekroju y ni wynika to z innych warunkw doboru.

7. WYZNACZANIE PRZEKROJU Y PRZEWODW OCHRONNYCH,

UZIEMIAJCYCH I WYRWNAWCZYCH

W normalnych warunkach pracy instalacji i urzdze elektrycznych przewody ochronne,

uziemiajce i wyrwnawcze nie przewodz prdu elektrycznego. Z tego wzgldu przewodw

tych nie dobiera si na obcienie prdowe dugotrwae.

W warunkach pewnych zakce, zwizanych gwnie z uszkodzeniem izolacji

i w konsekwencji ze zwarciem doziemnym, przewodami tymi mog przepywa prdy

o znacznych wartociach. Cigo przewodw ochronnych i uziemiajcych oraz niewielka

warto impedancji ptli zwarciowej, ktrej czci s te przewody, warunkuj skuteczne

dziaanie urzdze ochrony przeciwporaeniowej. Z tych wzgldw przewody ochronne,

uziemiajce i wyrwnawcze powinny mie odpowiedni do wystpujcych narae

wytrzymao mechaniczn, odporno na dziaania prdw zwarciowych oraz obcialno

prdow. Wymagania te uwaa s za spenione, jeeli przekroje y tych przewodw zostan

ustalone z uwzgldnieniem podanych poniej warunkw.

Przekrj y przewodw ochronno-neutralnych PEN miedzianych nie moe by mniejszy

ni 10 mm2, a przewodw aluminiowych 16 mm2. Warunek ten ogranicza moliwo stosowania

ukadw TN-C w instalacjach odbiorczych.

Najmniejsze dopuszczalne przekroje y przewodw ochronnych PE i uziemiajcych E

zale od przekroju y fazowych i nie powinny by mniejsze ni wynika to z warunkw

ustalonych w tabl. 9. Ponadto, gdy przewody te nie s jedn y przewodu wieloyowego,

wwczas ich przekrj nie moe by mniejszy ni 2,5 mm2, jeeli s one chronione przed

uszkodzeniami mechanicznymi, oraz 4 mm2 przy braku takiej ochrony.

30

M

3 x L + PE 3 x L + PE

4 x 4 mm2 Cu4 x 6 mm2 Cu

4 mm2 Cu 2,5 mm2 Cu

Rys. 9. Przykad wykonania pocze wyrwnawczych miejscowych odbiornikw elektrycznych i uziemionej

metalowej instalacji.

Tabela 9. Najmniejsze dopuszczalne wymiary przewodw ochronnych PE i uziemiajcych E

Przekrj SL przewodw

fazowych instalacji

Najmniejszy dopuszczalny przekrj przewodw

ochronnych i uziemiajcych 1)

SL 16 mm

2 SL = 25; 35 mm

2 SL 50 mm

2

SL

16 mm2 0,5 SL

1) Przekroje przewodw s podane przy zaoeniu, e yy przewodw ochronnych i uziemiajcych s wykonane z tego samego materiau co przewody fazowe; w razie uycia innych materiaw przekroje przewodw ochronnych i uziemiajcych naley tak dobra, aby uzyska co najmniej t sam konduktancj.

Tabela 10. Minimalne przekroje y przewodw do pocze wyrwnawczych gwnych

Wyszczeglnienie

Wymagany przekrj y przewodw wyrwnawczych gwnych

Wykonanie normalne

0,5 przekroju przewodu ochronnego SPE , lecz nie mniejszy ni

6 mm2 Cu

Przekrj dopuszczalny

25 mm2 Cu lub inny o rwnowanej przewodnoci, niezalenie od

przekroju przewodu ochronnego SPE

31

Tablica 11. Minimalne przekroje y przewodw do pocze wyrwnawczych dodatkowych

Wyszczeglnienie

Wymagany przekrj y przewodw wyrwnawczych

dodatkowych

Pomidzy dwoma

urzdzeniami elektrycznymi

rwny lub wikszy ni mniejszy z przekrojw przewodw

ochronnych

Pomidzy urzdzeniem elektrycznym a czci

przewodzc obc

0,5 przekroju przewodu ochronnego

Przekrj minimalny

2,5 mm2 Cu lub 4 mm2 Al z zastosowaniem ochrony przewodw przed uszkodzeniami mechanicznymi

4 mm2 bez zastosowania ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi

Przekrj y przewodw uziemiajcych miedzianych i stalowych uoonych w ziemi

powinien by nie mniejszy ni 16 mm2, jeeli s one chronione przed korozj, oraz 25 mm2

przewodw miedzianych i 50 mm2 stalowych przy braku skutecznej ochrony przeciwkorozyjnej.

yy przewodw wyrwnawczych gwnych i miejscowych (dodatkowych) CC powinny

mie przekrj nie mniejszy ni podano w tabl. 9, 10 i 11.

Przykad doboru przedstawiono na rys. 9. Z danych zestawionych w tablicach i podanych

na rysunku wynika, e wymagane przekroje przewodw wyrwnawczych zale m.in. od

przekrojw przewodw ochronnych PE i ochronno-neutralnych PEN.

32

8. LITERATURA

1. Bichel A.: Untersuchung der Belastungscharakteristik und Ermittlung allgemeingl-

tiger Kenngren fr Elektrizittsversorgung in Abhngigkeit der Bebauungsform.

Diplomarbeit FH. Darmstadt, 1999.

2. DIN 18012 Hausanschlussrame. Planungsgrundlagen. Berlin, Beuth Verlag.

3. DIN 18015 Elektrische Anlagen in Wohngebuden. Teil 1-3. Planungsgrundlagen.

Berlin, Beuth Verlag.

4. DIN VDE 0298-4 Verwendung von Kabeln und isolierlen Leitungen fr Strakstrom-

anlagen. Empfohlene Werte fr Strombelastbarkeit von Kablen und Leitungen fr

feste Verlegung in Gebuden und von flexiblen Leitungen. Berlin, Beuth Verlag.

5. Kiefer G.: VDE 0100 und Praxis. Berlin, VDE Verlage 1993.

6. Markiewicz J.: Instalacje elektryczne, Warszawa, WNT 2000.

7. PN-IEC 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.

8. Przepisy budowy urzdze elektrycznych (z. 1-Z.20)

9. RWE Energie Bau-Handbuch. Anflage 12. Hauptberatungsstelle fr Elektrizittsan-

wendung, HEA-e.V.

10.Seipp G.G.: Elektrische Installationstechnik. Auflage 3. Berlin-Offenbach,

Siemens Aktiengesellschaft 1993.