Jak dobrać odpowiedni kabel – WLZ.
Podstawowe kryteria doboru kabla, przewodu WZL do zasilania domu lub mieszkania to: obciążalność prądowa długotrwała, spadek napięcia, warunek samoczynnego wyłączenia zasilania, odporność mechaniczna.
Część druga – spadek napięcia i samoczynne wyłączenie zasilania.
W poprzednim artykule opisany został dobór kabla ze względu na obciążalność prądową długotrwałą i mechaniczną.
Po dobraniu minimalnego przekroju na podstawie wytrzymałości prądowej długotrwałej należy sprawdzić czy dobrany kabel spełni pozostałe wymagania. Jeśli nie – przyjmujemy większy przekrój i powtarzamy obliczenia. W przypadku niewielkich długości kabla zazwyczaj dobrany na podstawie wytrzymałości kabel spełnia warunki.
Pozostałe 2 warunki: spadek napięcia i samoczynnego wyłączenia zasilania związane są dodatkowo z długością przewodu, materiałem, a SWZ także z zabezpieczeniami.
1. Spadek napięcia.
W przypadku WLZ 1-fazowego oblicza się wg wzoru: 200*P*l/gamma*S*U^2
w przypadku WLZ 3-fazowego oblicza się wg wzoru: 100*P*l/gamma*S*U^2
P – moc umowna, l-długość przewodu, S- pole przekroju żyły, U- napięcie (dla 1F fazowe, dla 3F międzyfazowe), gamma: 56 dla żył miedzianych (Cu), 33 dla żył aluminiowych (Al).
Przykład 5 (kontynuacja przykładu 3) 1F moc umowna P = 10kW, l=15m, U= 230V żyły miedziane, YKY 3x16mm2: 200*10.000*15/56*16*230^2 = 0,63 %
Przykład 6 (kontynuacja przykładu 4) 3F moc umowna P = 20kW, l=15m, U= 400V żyły miedziane, YKY 5x10mm2: 100*20.000*15/56*10*400^2 =0,33%
Norma obecnie obowiązująca (stan na dzień 2022-06-14) wymaga aby spadek napięcia od złącza do końca obwodu nie przekraczał 4%.
Warto jednak zwrócić uwagę także na inne Normy – które zalecają aby spadek napięcia od przyłącza ZE do licznika lub rozdzielnicy wynosi maksymalnie 0,5%.
W przykładzie 6 spadek napięcia jest mniejszy zarówno od 4%, jak i od 0,5%. W przypadku 5 warunek max 4% jest spełniony i jest to wystarczająca wartość.
3. Warunek Samoczynnego Szybkiego Wyłączenia Zasilania (układy sieci TN)
Na podstawie danych wyliczamy maksymalną impedancję pętli zwarcia przy której dane zabezpieczenie będzie działało prawidłowo i porównujemy z wyliczoną pętlą zwarcia naszego WLZ
3.a. Wyliczenie max. IPZ
IPZ =U/I – gdzie U – napięcie fazowe, I prąd zabezpieczenia powodujący szybkie wyłączenie.
Przykłady:
dla B16A I=5*16=80A, max IPZ =230/80=2,875 Ohm
dla C20 I=10*20=200A, max IPZ= 230/200=1,15 Ohm
3.b. Wyliczenie IPZ dobranego przewodu
Z=1,25*2*l/Gamma*S – oznaczenia jak wyżej: l-długość przewodu, S- pole przekroju żyły, gamma: 56 dla żył miedzianych (Cu), 33 dla żył aluminiowych (Al).
Dla l=15m i YKY 5x16mm2 Z=1,25*2*15/56*16=0,042 Ohm
Dla l=15m i YKY 5x10mm2 Z=1,25*2*15/56*10=0,067Ohm
Do obliczonej impedancji WLZ należy dodać impedancję sieci. Najlepiej wykonać pomiar i przyjąć rzeczywistą wartość. Można także przyjąć szacunkowo 0,2-0,8 Ohm
Przyjmując 0,8 Ohm otrzymujmy odpowiednio ZC= 0,842 Ohm i ZC=0,867Ohm.
Obie wartości są niższe niż maksymalna impedancja wyliczona w punkcie 3a. Warunek spełniony.
3.c. Napięcie wyłączenia.
Napięcie wyłączenia musi być niższe niż napięcie fazowe, czyli niższe niż 230V w naszych przykładach.
U = ZC*I – gdzie U – napięcie wyłączenia, I – prąd szybkiego wyłączenia, ZC – impedancja całkowita wyliczona w pkt. 3.b.
Dla B16A, l=15m i YKY 5x16mm2 będzie to: U = 0,842*80=67,36V
Dla C20A l=15m i YKY 5x10mm2 będzie to: U = 0,867*200=173,4V
W obu przypadkach napięcie niezbędne do wyłączenia zabezpieczenia jest niższe niż napięcie zasilające, więc warunek spełniony.
Zakończenie.
Projektowany WLZ musi spełniać wszystkie wymienione warunki: obciążalność prądowa długotrwała, spadek napięcia, warunek samoczynnego wyłączenia zasilania, odporność mechaniczna.
Mogą być także inne wymagania – np. minimalny przekrój PEN lub wytyczne w WP.
Należy pamiętać, że są to warunki określające minimalne wartości, a nie zalecane.
Biorąc pod uwagę aktualne tendencje – rozwój pojazdów elektrycznych, większe moce urządzeń, zmiana urządzeń gazowych na elektryczne warto uwzględnić konieczność zwiększenia mocy przyłączeniowej w przyszłości i odpowiednio do tego zaprojektować WLZ.
Artykuł nie uwzględnia wszystkich aspektów doboru kabli/przewodów, pokazuje jedynie ogólne zasady, przy doborze należy kierować się obowiązującymi przepisami, normami i każdy przypadek rozpatrywać indywidualnie.
