Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Prądy zwarciowe w przewodach i kablach elektroenergetycznych połączonych równolegle (część 2.)

Short circuit currents in parallel electrical wires and cables (part 2)
W pracy przedstawiono nowe podejście do obliczeń prądów zwarciowych w przewodach lub kablach elektroenergetycznych połączonych równolegle
W pracy przedstawiono nowe podejście do obliczeń prądów zwarciowych w przewodach lub kablach elektroenergetycznych połączonych równolegle

Wzrost mocy zapotrzebowanej rozdzielnic niskiego napięcia (nn), pojedynczych odbiorników (najczęściej napędzających linię technologiczną), transformatorów SN/nn oraz wymagania Prawa energetycznego związane z jakością energii elektrycznej sprawiają, że wymagany przekrój pojedynczego przewodu zasilającego często jest większy od przekroju oferowanych w handlu przewodów. W takiej sytuacji jedynym rozwiązaniem jest stosowanie, prowadzonych tą samą trasą, równolegle układanych przewodów.

W artykule:

• Nowe podejście do obliczeń prądów zwarciowych
• Jednofazowe zwarcie w równoległym układzie połączeń przewodów
• Poprawny dobór zabezpieczeń przetężeniowych

Jak wspomniano w pierwszej części artykułu, stosowanie prowadzonych tą samą trasą przewodów ułożonych równolegle, często staje się koniecznością. Zwłaszcza w sieciach i instalacjach niskiego napięcia (nn). W przypadku gdy równolegle połączone przewody lub kable elektroenergetyczne mają:

  • taki sam przekrój żył roboczych, ale różną długość – występuje zmniejszenie ich dopuszczalnej obciążalności prądowej w stosunku do wartości wynikającej z sumy algebraicznej dopuszczalnych długotrwale prądów każdego z nich (przez dłuższy przepływa prąd mniejszy od dopuszczalnego),
  • taką samą długość, ale różne przekroje – występuje szybszy wzrost prądu do wartości dopuszczalnej długotrwale w przewodzie o większym przekroju,
  • żyły robocze wykonane są z różnych materiałów i mają taką samą długość – szybszy wzrost prądu do dopuszczalnego prądu długotrwałego wystąpi w żyle o większej przewodności elektrycznej (skutek – niepełne wykorzystanie możliwości przesyłowej połączenia równoległego),
  • żyły PEN i PE o przekroju równym połowie przekroju żyły roboczej, wówczas prądy zwarcia jednofazowego są mniejsze od prądów zwarciowych z żyłami PEN i PE o takim samym przekroju jak żyły robocze.

Wymienione skutki sprawiły, że:

  • przewody lub kable elektroenergetyczne pracujące w układzie równoległym powinny mieć takie same przekroje i długości, a żyły robocze i przewody PEN i PE powinny być wykonane z takiego samego materiału. Podane wymagania wymienione są również w normie PN-HD 60364-5-52 [1],
  • w przypadku zwarcia z jednym z przewodów lub kablu elektroenergetycznym układu równoległego, przez pozostałe połączone równolegle przewody lub kable elektroenergetyczne przepływa taki sam prąd zwarciowy. Dotyczy to jednakowo zwarcia trój- oraz jednofazowego.

W przedstawionej poniżej analizie prądów jednofazowych przyjęto, że połączone równolegle przewody lub kable elektroenergetyczne są tego samego typu, mają taki sam przekrój żyły roboczej i przewodu PEN lub PE, mają jednakową długość oraz taką samą impedancję jednostkową.

Czytaj też: Prądy zwarciowe w przewodach i kablach elektroenergetycznych połączonych równolegle (część 1) >>

W przypadku równoległego ułożenia przewodów istotnym problemem jest poprawny dobór i wykonanie (tj. umieszczenie) zabezpieczeń przed skutkami przepływu prądu przetężeniowego oraz ochrony przeciwporażeniowej. W pracy [2] podano zasady doboru zabezpieczeń dla zwarć występujących na początku i końcu jednego z przewodów. Nie analizowano sytuacji, gdy zwarcie będzie miało miejsce w innym miejscu przewodu. W znanej literaturze [2, 3] nie analizowano również wpływu miejsca zwarcia na skuteczność ochrony przeciwporażeniowej realizowanej przy pomocy urządzeń przetężeniowych (głównie wkładek topikowych).

Jednofazowe zwarcie w równoległym układzie połączeń przewodów

W sieciach nn najczęściej spotykanymi układami sieciowymi są układy typu TN-C oraz TN-S. Pierwszy układ, ze wspólnym przewodem ochronno-neutralnym typu PEN, stosowany jest przede wszystkim w sieci dystrybucyjnej i rozdzielczej w zakładach przemysłowych. Drugi układ przeznaczony jest do zasilania odbiorców komunalnych i ma wyraźnie wydzielony oddzielny przewód ochronny oznaczany symbolem PE.

Obecność przewodów PEN i PE sprawia, że w przypadku uszkodzenia izolacji w którymkolwiek przewodzie układu równoległego wystąpi zwarcie jednofazowe doziemne. Znajomość wartości i rozpływu prądu jednofazowego zwarcia jest istotna nie tylko z punktu widzenia wymaganej wytrzymałości cieplnej zwarciowej przewodów, ale przede wszystkim niezawodności ochrony przeciwporażeniowej realizowanej za pomocą urządzeń nadprądowych, głównie wkładek topikowych, zamontowanych niezależnie w każdym z przewodów układu równoległego w sposób pokazany na rysunku 1b.

Miejsce wystąpienia zwarcia
Rys. 1. Miejsce wystąpienia zwarcia w jednym z równolegle połączonych przewodów, rozpływ prądów (a) oraz impedancyjny schemat zastępczy obwodu zwarciowego (b), gdzie: x – miejsce wystąpienia zwarcia, l – długość przewodu, Ik0x – prąd zwarciowy w sieci zasilającej, Ik1x – prąd płynący do miejsca zwarcia bezpośrednio z sieci zasilającej, Ik2x – prąd dopływający do miejsca zwarcia od strony pozostałych „n” połączonych równolegle przewodów

Zakładając, że połączone równolegle przewody mają taka samą długość (l), każdy z przewodów ma żyłę PE lub PEN o przekroju takim samym jak przekrój żyły roboczej, impedancja jednostkowa wynosi Z0, impedancję obwodu zwarciowego Zk1x dla jednofazowego zwarcia występującego w jednym z przewodów w odległości „x” od miejsca przyłączenia jego do sieci zasilającej (rys. 1a) określić można z zależności:

gdzie:

n – liczba równolegle połączonych przewodów, przez które płynie prąd jednofazowego zwarcia w przewodzie n+1.

Z zależności (1) wynika, że impedancja odwodu zwarciowego Zk1x zależy od miejsca wystąpienia zwarcia w przewodzie oraz liczby „n” równolegle połączonych przewodów. W tabeli 1. podano zależności analityczne opisujące zmiany impedancji obwodu zwarciowego Zk1x w zależności od liczby „n” połączonych równolegle przewodów, natomiast na rysunku 2. przedstawiono charakter zmian.

Impedancja obwodu jednofazowego zwarcia
Tabela 1. Impedancja obwodu jednofazowego zwarcia Zk1x w zależności od miejsca „x” wystąpienia zwarcia w przewodzie oraz liczby „n” pozostałych połączonych równolegle przewodów

Znając impedancję obwodu zwarciowego Zk1x dla zwarcia występującego w jednym z równolegle połączonych przewodów w odległości „x” od miejsca jego przyłączenia do sieci zasilającej, korzystając ze wzoru (1) oraz stosując metodę ogólnego zanikania, wyznaczyć można: wartość jednofazowych prądów zwarciowych (rys. 1b) płynących, odpowiednio, z sieci zasilającej do układu (n+1) równolegle połączonych przewodów (i01x), bezpośrednio z sieci zasilające do miejsca zwarcia (i11x) oraz od strony pozostałych „n” połączonych równolegle przewodach (i21x) do miejsca zwarcia. Równania analityczne pozwalające wyznaczyć wymienione prądy mają postać:

w których:

 – współczynnik udziału prądu płynącego z sieci zasilającej bezpośrednio do miejsca zwarcia,



 – współczynnik udziału prądu płynącego przez „n” połączonych równolegle przewodów do miejsca zwarcia.


Postępując podobnie jak w części I, wyznaczono odległość „x1max” jednofazowego zwarcia w jednym z przewodów układu równoległego od sieci zasilającej, przy której wystąpi maksymalna wartość impedancji obwodu zwarciowego Zk1max oraz minimalna wartość prądów zwarciowych i10min, i11min, i i21min. Odległość „x1max”, impedancję Zk1max oraz płynące wówczas wymienione prądy określić można ze wzorów:


Z analizy zależności (2÷5) wynika, że w przypadku zwarcia jednofazowego w jednym z przewodów układu równoległego występującego w odległości „x1max” od źródła zasilania maksymalna wartość impedancji obwodu zwarciowego Zk1max i minimalne wartości prądów zwarciowych i01, i11, i i21 zależą od liczby połączonych równolegle przewodów oraz wystąpią dla zwarcia zachodzącego w takiej samej odległości „x1max” jak przy zwarciu trójfazowym symetrycznym.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[zabezpieczenia przetężeniowe, prądy zwarciowe, zwarcia, przewody, kable]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

dr inż. Ryszard Batura
dr inż. Ryszard Batura
Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Poznańskiej. Od ukończenia studiów pracuje w Instytucie Elektroenergetyki wyżej podanej uczelni. Specjalizuje się w analizie i badaniach zjawisk łączeni... więcej »
mgr inż. Andrzej Książkiewicz
mgr inż. Andrzej Książkiewicz
Mgr inż. Andrzej Książkiewicz - Politechnika Poznańska więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl