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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Sekwencja działania zabezpieczeń zwarciowych w połączonych równolegle przewodach

Sequence of short-circuit protection in parallel connected wires
Schemat ideowy równoległego połączenia przewodów oraz sposobów zainstalowania zabezpieczeń zwarciowych
Schemat ideowy równoległego połączenia przewodów oraz sposobów zainstalowania zabezpieczeń zwarciowych
Rys. A. Książkiewicz, R. Batura

Niezawodność zasilania, wzrost mocy zapotrzebowanej odbiorców oraz wymagania Prawa energetycznego [1] związane z jakością energii elektrycznej sprawiły, 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 ułożonych przewodów. Innymi powodami wymuszającymi stosowanie równolegle ułożonych przewodów jest dopuszczalny promień gięcia pojedynczego przewodu, masa, koszt ułożenia itd.

W artykule:

• Sposoby instalowania zabezpieczeń zwarciowych
• Kryteria selektywności zabezpieczeń przetężeniowych
• Niezawodność zasilania

W rzeczywistych warunkach eksploatacji, połączone równolegle przewody mogą różnić się od siebie typem, rodzajem izolacji, przekrojem i materiałem żyły roboczej, impedancją jednostkową, długością oraz mieć przewód PEN lub PE o takim samych przekroju jak żyła robocza lub połowie.

Niezależnie jednak od sposobu ułożenia, symetrii lub asymetrii obciążenia, zwartości wyższych harmonicznych, wyżej wymienione parametry mają istotny wpływ na dopuszczalną obciążalność długotrwałą prądową połączonych równolegle przewodów, rozpływ prądów oraz wartość prądów zwarciowych podczas zwarć trój- bądź jednofazowych. W przypadku gdy równolegle połączone przewody mają:

  • taki sam przekrój żył roboczych, ale różną długość – zmniejsza się ich dopuszczalna obciążalność prądowa w stosunku do wartości wynikającej z sumy algebraicznej dopuszczalnych długotrwale prądów każdego z nich (przez dłuższy przewód 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 z różnych materiałów i taką samą długość – szybszy wzrost prądu do dopuszczalnego długotrwale 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, to wówczas prądy zwarcia jednofazowego są mniejsze od prądów zwarciowych z żyłami PEN i PE o takim samym przekroju jak żyły robocze.

Czytaj też: Dobór przewodów w instalacji PV oraz ich zabezpieczeń >>

Wymienione powody i skutki sprawiły, że:

  • przewody 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 [2],
  • w przypadku zwarcia z jednym z przewodów układu równoległego, przez pozostałe połączone równolegle przewody przepływa taki sam prąd zwarciowy. Dotyczy to zarówno zwarcia trój-, jak i jednofazowego.

Obecność przewodów PEN i PE sprawia, że w przypadku uszkodzenia izolacji w którymkolwiek przewodzie układu równoległego obok zwarć trójfazowych mogą wystąpić zwarcia jednofazowe. Znajomość rozpływu i wartości prądów zwarciowych jest konieczna przy weryfikacji wytrzymałości cieplnej zwarciowej przewodów, selektywności działania zabezpieczeń zwarciowych, a szczególnie ważna dla realizacji ochrony przeciwporażeniowej za pomocą zabezpieczeń zwarciowych.

Sposoby instalowania zabezpieczeń zwarciowych

W równoległym układzie połączeń przewodów istotnym problemem jest umieszczenie i dobór zabezpieczeń zwarciowych. W pracy [3] podano zasady doboru zabezpieczeń dla zwarć występujących na początku i końcu jednego z przewodów. W żadnej ze znanych prac nie analizowano sytuacji, gdy zwarcie wystąpi w innym miejscu przewodu oraz jaki będzie miało wpływ na działanie zabezpieczeń zwarciowych realizowanych najczęściej (głównie) za pomocą wkładek topikowych.

Równolegle połączone przewody mogą być zabezpieczone w dwojaki sposób od skutków przepływu prądu zwarciowego:

  • jednym wspólnym zabezpieczeniem zwarciowym (rys. 1a),
  • dwoma niezależnymi zabezpieczeniami zwarciowymi zainstalowanymi na początku i końcu każdego przewodu (rys. 1b).
Schemat ideowy równoległego połączenia przewodów
Rys. 1. Schemat ideowy równoległego połączenia przewodów oraz sposobów zainstalowania zabezpieczeń zwarciowych: a) wspólnego dla wszystkich przewodów, b) dwóch niezależnych w każdym przewodzie, gdzie: l – długość przewodów, x – odległość miejsca zwarcia w jednym z przewodów od sieci zasilającej, Z(x) – impedancja zwartego przewodu od sieci zasilającej, Z(l-x) – impedancja odcinka zwartego przewodu od strony pozostałych „n” połączonych równolegle przewodów

Pierwszy sposób zabezpieczenia przewodów nie pozwala na instalowanie w żadnym przewodzie jakichkolwiek łączników mogących spowodować przerwanie jego ciągłości, wymusza konieczność przeprowadzania weryfikacji wytrzymałości zwarciowej przewodów w przypadku zwarcia w którymkolwiek z nich, a po zadziałaniu zabezpieczenia całkowicie pozbawia odbiorców możliwości zasilania w energię elektryczną.

W drugim przypadku, poprawnie dobrane zabezpieczenia zwarciowe wyłączają spod napięcia tylko i wyłącznie przewód, w którym wystąpiło zwarcie, pozwalają zachować długo- lub krótkotrwałą ciągłość zasilania odbiorcy energią elektryczną oraz nie wymagają każdorazowego sprawdzania wytrzymałości zwarciowej przewodów.

Z wyżej podanych powodów, pokazany na rysunku 1b sposób instalowania zabezpieczeń zwarciowych w przewodach równoległych jest najlepszy.

Kryteria selektywności zabezpieczeń przetężeniowych

Bazą wyjściową do określenia działania zabezpieczeń zwarciowych jest znajomość wartości prądów zwarciowych płynących w równoległe połączonych przewodach w przypadku zwarcia w którymkolwiek z nich. Przeprowadzona w pracach [4, 5] analiza wartości prądów zwarciowych wykazała, że w podanym przypadku wartość prądów zwarć trój- i jednofazowych:

  • zależy od miejsca wystąpienia zwarcia w przewodzie i liczby pozostałych połączonych równolegle przewodów,
  • dla każdej liczby połączonych równolegle przewodów istnieje ściśle określona odległość miejsca zwarcia w przewodzie, dla której płynące z obydwu stron prądy zwarciowe mają taką samą wartość. Odległość ta jest jednakowa dla zwarcia trój- i jednofazowego,
  • wymieniona odległość miejsca zwarcia zmniejsza się z liczbą połączonych równolegle przewodów. W skrajnym przypadku, gdy liczba połączonych równolegle przewodów jest nieskończenie duża, wystąpi dla zwarcia zachodzącego w połowie długości zwartego przewodu.

Z podanych uwag wynika, że dla określenia kolejności działania zabezpieczeń zwarciowych zainstalowanych w każdym z przewodów w sposób pokazany na rysunku 1b, w przypadku wystąpienia zwarcia w którymkolwiek z nich, konieczna jest znajomość odległości miejsca zawarcia od sieci zasilającej „xmax”, dla której płynące do miejsca zwarcia prądy zwarciowe (rys. 2b): jeden bezpośrednio z sieci zasilającej (i1) oraz drugi od strony szeregowo połączonej pozostałej części zwartego przewodu i pozostałych połączonych równolegle „n” przewodów (i2) są takie same.

Miejsce wystąpienia zwarcia
Rys. 2. Miejsce wystąpienia zwarcia w jednym z równolegle połączonych przewodów, rozpływ prądów (a) oraz impedancyjny schemat zastępczy obwodu zwarciowego (b): x – miejsce wystąpienia zwarcia, l – długość przewodu, i0 – prąd zwarciowy w sieci zasilającej, i1 – prąd płynący do miejsca zwarcia bezpośrednio z sieci zasilającej, i2 – prąd dopływający do miejsca zwarcia od strony pozostałych „n” połączonych równolegle przewodów

Zakładając, że połączone równolegle przewody w liczbie „n+1” (gdzie: n – jest liczbą równolegle połączonych przewodów, przez które przepływa prąd zwarciowy zasilający zwarcie w przewodzie „n+1”) są tego samego typu, mają taki sam przekrój żyły roboczej i przewodu PEN lub PE, mają jednakową długość (l), mają taką samą impedancję jednostkową (Z0), poszukiwaną odległość „xmax” i odpowiadającą jej impedancję obwodu zwarciowego Zk3max (rys. 2b) dla trójfazowego, symetrycznego i odległego zwarcia wyznaczyć można ze wzorów [4, 5]:

(1)
(2)


a wartości płynących wówczas prądów zwarciowych I’’k30Xmax, I’’k31Xmax, I’’k32Xmax z zależności:

(3)
(4)


gdzie:

c – współczynnik zależny od napięcia znamionowego sieci zasilającej i celu obliczeń,
UN – napięcie międzyprzewodowe sieci zasilającej,
n – liczba połączonych równolegle przewodów,
I’’k30Xmax – prąd zwarciowy z sieci zasilającej,
I’’k31Xmax – prąd zwarciowy płynący bezpośrednio do miejsca zwarcia z sieci zasilającej,
I’’k32Xmax – prąd zwarciowy płynący do miejsca zwarcia poprzez „n” połączonych  równolegle przewodów.

Uwaga!

W przypadku zwarcia jednofazowego budowa wzorów jest podobna. Wówczas impedancja Zk1max obwodu zwarciowego jest dwukrotnie większa od obliczonej ze wzoru (2), natomiast prądy I’’k10Xmax, I’’k11Xmax, I’’k12Xmax są dwukrotnie mniejsze od wyznaczonych z zależności (3) i (4).

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[sekwencje działania zabezpieczeń zwarciowych, przewody, jakość energii elektrycznej, zabezpieczenia zwarciowe, wzrost mocy energii elektrycznej, przewód zasilający]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 5/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


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 »

 


Transformatory rozdzielcze - jaki produkt wybrać?

Transformatory Transformatory w przedziale mocy od 100kVA do 3150kVA w klasie izolacji do 36kV w pełni spełniają warunki rozporządzenia Komisji Europejskiej EU548/2014 (...) 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 »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) 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 »

Liczniki energii elektrycznej do zadań specjalnych»

Liczniki energii jakie wybrać Mogą być stosowane do rozliczeń z zakładami energetycznymi, do kontroli procesów przemysłowych, do rozliczeń podnajemców oraz jako element systemów zarządzania energią. Najnowsze inteligentne liczniki umożliwiają płacenie za faktycznie zużytą energię elektryczną, kontrolę sposobu jej wykorzystania ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Roboty będą produkować roboty - to już pewne!

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Powstanie fabryka w której roboty będą produkowały roboty. Wszystko na to wygląda, że już niedługo scenariusze filmowe okażą się ... czytam dalej »

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 »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »

Liczniki energii jakie wybrać Łączniki elektrinstalacyjne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » 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 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

PGG testuje instalacje PV

W Ruchu Halemba kopalni Ruda w Polskiej Grupie Górniczej została uruchomiona pilotażowa instalacja fotowoltaiczna o mocy 410 kWp. Jest to pierwsze z przedsięwzięć w dużym projekcie PGG na...

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