5/2.3 Dimenzovanie podľa dovolenej prúdovej zaťažiteľnosti

november 2006

DIEL 2 KAPITOLA 3 str. 1

Diel 2Dimenzovanie vedení silnoprúdového rozvodu

ČASŤ 5

5/2.3 Dimenzovanie podľa dovolenej prúdovej zaťažiteľnosti

Dimenzovanie podľa dovolenej prúdovej zaťažiteľnosti principiálne vychádza z dovo-lenej prevádzkovej teploty jadier vodičov, keď sa nepraktické počítanie s teplotami nahrádza pohodlnejším počítaním s prúdmi. Podmienky odvodu tepla sa vyjadrujú prostredníctvom prepočítavacích koefi cientov.

Pri dimenzovaní podľa dovolenej prúdovej zaťažiteľnosti sú dôležité tieto defi nície:

Menovitá prúdová zaťažiteľnosť (menovitý prúd In) - je najväčší dovolený prúd pre daný typ a prierez vodiča alebo kábla pri základnom spôsobe uloženia a pri splnení základných podmienok tak, že teplota jadra neprekročí Idov.

Dovolená prúdová zaťažiteľnosť (dovolený prúd Idov) - je maximálny dovolený prúd pre daný typ a prierez vodiča alebo kábla, pri ktorom nie sú splnené stanovené základ-né podmienky.

Hodnoty menovitej prúdovej zaťažiteľnosti In pre konkrétny druh a prierez vodiča alebo kábla udávajú výrobcovia v katalógových listoch vo forme tabuliek.

Tabuľky In platia pri týchto základných podmienkach:l trvalé zaťaženie vodiča (zaťaženie, ktoré trvá 4 – 5 násobok časovej konštanty

– prakticky 2h)l pri 4 – 5 žilových silových vodičoch sa predpokladá zaťaženie len 3 žíll vodiče uložené v zemi, v hĺbke asi 70 cm, teplota zeme 20°C, merný odpor zeme

0,7 °C.m.W-1

l vodiče uložené jednotlivo, vodorovne, v pokojnom vzduchu s teplotou: 90 °C – teplovzdorné vodiče so sklenou izoláciou 45 °C – teplovzdorné vodiče s gumovou izoláciou 30 °C – ostatné vodiče izolované aj holé

Viac voľne zoskupených vodičov a káblov musí spĺňať podmienku dostatočnej vzá-jomnej vzdialenosti, najmenej však 35 mm vo všetkých smeroch.

Hodnoty dovolených prúdov závisia od spôsobu uloženia. Spôsoby uloženia káblov a vodičov defi nuje norma STN 33 2000-5-523 a sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Hodnoty menovitej prúdovej

zaťažiteľnosti

november 2006

DIEL 2ČASŤ 5str. 2

Diel 2 Dimenzovanie vedení silnoprúdového rozvodu

KAPITOLA 3

Spôsoby uloženia káblov a vodičov

Príklady Označenie Ekvivalentné spôsoby uloženia

A

l izolované vodiče v rúrkach v izolačnej stene alebo v uzavretých drážkach

l viacžilové káble uložené priamo v izolačnej stene

l viacžilové káble v rúrke v izolačnej stene

B

l izolované vodiče v lištách na stenel izolované vodiče v rúrkach na stene,

vzdialenosť medzi rúrkou a stenou je menšia ako 0,3 násobok priemeru rúrky

l izolované vodiče v rúrkach vo vetraných drážkach

l izolované vodiče, káble jedno- alebo viacžilové v rúrkach alebo dutinkách (kanáloch) v murive

C

l káble na stene, pričom vzdialenosť kábla od steny je menej ako 0,3 násobok priemeru kábla

l káble uložené úplne v murivel káble v otvorených alebo vetraných

drážkachl káble na povrchu stropu alebo podlahy

Dl káble uložené v rúrkach v zemil káble uložené priamo v zemi

november 2006



ČASŤ 5

Príklady Označenie Ekvivalentné spôsoby uloženia

El káble uložené voľne vo vzduchu,

pričom vzdialenosť kábla od stany je viac ako 0,3 násobok priemeru kábla

F1l tri jednožilové vodiče tesne zoskupené

do trojuholníka, uložené na vzduchu vo vzdialenosti od steny väčšej ako 0,3 násobok priemeru jedného vodiča

F2

l dva jednožilové vodiče tesne zoskupené nad sebou alebo vedľa seba, uložené na vzduchu vo vzdialenosti od steny väčšej ako 0,3 násobok priemeru jedného vodiča

F3

l tri jednožilové vodiče tesne zoskupené nad sebou alebo vedľa seba, uložené na vzduchu vo vzdialenosti od steny väčšej ako 0,3 násobok priemeru jedného vodiča

G1l tri jednožilové vodiče nad sebou,

uložené na vzduchu vo vzdialenosti od steny a medzi sebou väčšej ako 0,3 násobok priemeru jedného vodiča

G2l tri jednožilové vodiče vedľa seba,

uložené na vzduchu vo vzdialenosti od steny a medzi sebou väčšej ako 0,3 násobok priemeru jedného vodiča

V nasledujúcich tabuľkách sú uvedené hodnoty dovoleného prúdu vodičov a káblov pri uložení vo vzduchu a v zemi.

november 2006



KAPITOLA 3

Dovolený prúd (A) vodičov a káblov pri uložení na vzduchu

Spôsob uloženia1) Počet zaťažených vodičov a druh izolácie 2)

A 3 x PVC 2 x PVC 3 x PRC 2 x PRC

B 3 x PVC 2 x PVC 3 x PRC 2 x PRC

C 3 x PVC 2 x PVC 3 x PRC 2 x PRC

Prierez (mm2)

1 2 3 4 5 6 7 8

MEĎ

1 10,5 11 12 13,5 14,5 17 18 19

1,5 13 14,5 15,5 17 18,5 22 23 24

2,5 18 19,5 21 23 25 30 32 33

4 24 26 28 31 34 40 42 45

6 31 34 36 40 43 52 54 58

10 42 46 50 54 60 71 75 80

16 56 61 68 73 80 96 100 107

25 73 80 89 95 101 119 127 138

35 117 126 147 157 171

50 141 153 179 192 210

70 179 196 229 246 269

95 216 238 278 298 328

120 249 276 322 346 382

150 285 318 371 399 441

185 324 362 424 456 506

240 380 424 500 538 599

HLI

NÍK

1 8 8,5 9,5 11 11 13 13,5 15

1,5 10 11 12 14 14 16,5 17,5 19

2,5 16,5 19 19,5 23 24 25

4 19 20 22 25 26 31 32 34

6 24 26 28 32 33 39 42 44

10 32 36 39 43 45 54 58 61

16 43 48 53 58 61 73 77 82

25 57 63 69 76 78 89 97 101

35 94 96 111 120 126

50 113 117 135 147 154

70 142 150 173 187 198

95 171 182 210 227 241

120 197 212 244 263 280

150 226 245 282 302 324

185 256 280 322 346 371

240 300 330 380 409 439

Poznámky:1) Spôsob uloženia 2) PVC = polyvinylchlorid, PRC = zosietený polyetylén

november 2006



ČASŤ 5

Dovolený prúd (A) vodičov a káblov pri uložení v zemi

Prierez (mm2)

Počet zaťažených vodičov a druh izolácie 1)

2 x PVC 3 x PVC 2 x PRC 3 x PRC

2,5 K.m/W 0,7 K.m/W 2,5 K.m/W 0,7 K.m/W 2,5 K.m/W 2,5 K.m/W

MEĎ

1,5 22 34 18 28 26 22

2,5 29 45 24 38 34 29

4 38 59 31 48 44 37

6 47 73 39 61 56 46

10 63 98 52 81 73 61

16 81 125 67 105 95 79

25 104 161 86 134 121 101

35 125 195 103 161 146 122

50 148 231 122 191 173 144

70 183 286 151 236 213 178

95 216 338 179 280 252 211

120 246 384 203 317 287 240

150 278 438 230 359 324 271

185 312 488 257 401 363 304

240 360 563 297 464 419 351

300 407 636 336 525 474 396

HLI

NÍK

1,5 17 27 14 22 20 16,5

2,5 22 34 19 30 26 22

4 29 45 24 38 34 29

6 36 56 30 47 42 36

10 48 75 40 63 56 47

16 62 97 52 81 73 61

25 80 125 66 103 93 78

35 96 150 80 125 112 94

50 113 177 94 147 132 112

70 140 219 117 183 163 138

95 166 259 138 216 193 164

120 189 295 157 245 220 186

150 213 333 178 278 249 210

185 240 375 200 313 279 236

240 277 432 230 359 321 272

300 313 489 260 406 364 308

Poznámka:1) PVC = polyvinylchlorid, PRC = zosietený polyetylén

november 2006



KAPITOLA 3

Vybrané druhy vodičov a káblov s hodnotami menovitého prúdu sú v nasledujúcich tabuľkách.

Menovitý prúd silových vodičov pri teplote okolia 30 °C

Menovitýprierez(mm2)

Menovitý prúd INv (A)

Vodiče typu1) 2)

CY(H07V)

AY(-)

CQ(H07V2)

CG(H07R)

CS(H07SJ)

0,5 12,5 15 19

0,75 16 19 24

1 19 22 19 28

1,5 24 28 24 35

2,5 33 25 39 33 48

4 45 34 52 43 66

6 58 44 67 54 85

10 81 61 74 120

16 109 82 101 162

25 146 112 130 215

35 181 139 165 272

50 219 169 214 356

70 281 217 258 431

95 341 265 313 527

120 396 308 368 522

150 456 356 424 723

185 521 407 499

240 615 482 572

300 709 557

Poznámky:1) A = hliníkové jadro, C = medené jadro, Y = PVC na normálne použitie (30 °C), Q = PVC

so zvýšenou tepelnou odolnosťou (90 °C), G = normálny kaučuk - guma (45° C), S = izolácia zo skleného vlákna (90 °C)

2) V zátvorkách sú uvedené príklady typového označenia vodičov vyhovujúcich danej konštrukcii.

Dovolený prúd Idov sa zisťuje výpočtom pomocou prepočítavacích koefi cientov k1, k2... kn podľa vzťahu

VZORECkoefi cienty k1 až kn zohľadňujú jednotlivé podmienky

ldov = k1.k2...kn.ln

november 2006



ČASŤ 5

Prepočítavacie koefi cienty možno nájsť v tabuľkách pre tieto najčastejšie sa vysky-tujúce prípady:l prevádzková teplota jadier vodičov je odlišná od dovolenej teplotyl teplota prostredia odlišná od základnej teploty l prostredie odlišné od základného (kábel uložený vo vode, v omietke, v zemi s iným

merným odporom)l uloženie káblov v zoskupeniach (tesne zoskupené vo vzduchu, vedľa seba v zemi)l kábel zvislo vo vzduchul zaťažená štvrtá žilal jednožilové vodiče vo zväzkul jednožilové vodiče v inštalačných rúrkachl káble uložené v oceľových rúrkach, tvarovkách, káblových kanálochl krátkodobý alebo prerušovaný chod alebo zaťaženie

Menovitý prúd silových káblov AYKY, CYKY, 1-AYKY a 1-CYKY pri uložení vo vzduchu s teplotou okolia 30 °C a pri uložení v zemi s teplotou okolia 20 °C a merným tepelným odporom 0,7 K.m/W

Ulo

ženi

e

Menovitýprierez(mm2)

AYKY / 1-AYKY CYKY / 1-CYKY

Počet žíl

22+1

33+1 3+2

22+1

33+1 3+2

Vo

vzd

uch

u

1,5 22 18,5

2,5 23 19,5 30 25

4 31 26 40 34

6 39 33 51 43

10 54 45 70 60

16 73 61 80

25 78 101

35 96 126

50 117 153

70 150 196

95 182 238

120 212 276

150 245 319

185 280 364

240 330 430

300 381 497

Prepočítavacie koefi cienty

november 2006



KAPITOLA 3

Ulo

ženi

eMenovitý

prierez(mm2)

AYKY / 1-AYKY CYKY / 1-CYKY

Počet žíl

22+1

33+1 3+2

22+1

33+1 3+2

V z

emi

1,5 34 28

2,5 34 30 45 38

4 45 38 59 48

6 56 47 73 61

10 75 63 98 81

16 97 81 127 105

25 125 103 163 134

35 150 125 195 161

50 177 147 231 191

70 219 183 286 236

95 259 216 338 280

120 295 245 384 317

150 333 278 434 359

185 375 313 488 401

240 432 359 563 464

300 489 406 636 525

Menovitý prúd silových káblov pri uložení vo vzduchu s teplotou okolia 30 °C a pri uložení v zemi s teplotou okolia 20 °C a merným tepelným odporom 0,7 K . m/W

Ulo

ženi

e

Poče

t ží

l a

men

ovit

ý pr

iere

z (m

m2 )

6-AY

KCY

6-AY

KCY

DY

6-A

XK

CSY

10-A

YK

CY

10-C

YK

CY

10-A

XK

CSY

22-A

XEK

CY

22-C

XEK

CY

35-A

XEK

CY

35-C

XEK

CY

Vo

vzd

uch

u

1 x 16 79 103

1 x 25 103 135

1 x 35 126 165

1 x 50 159 205

1 x 70 195 252 270 354

1 x 95 231 299

1 x 120 267 345 377 493 376 492

1 x 150 307 397 434 569

1 x 185 350 453

1 x 240 413 532 572 746 568 741

3 x 16 72 93

3 x 25 87 113 91 117 117

3 x 35 104 136 109 141 141

november 2006



ČASŤ 5

Ulo

ženi

e

Poče

t ží

l a

men

ovit

ý pr

iere

z (m

m2 )

6-AY

KCY

6-AY

KCY

DY

6-A

XK

CSY

10-A

YK

CY

10-C

YK

CY

10-A

XK

CSY

22-A

XEK

CY

22-C

XEK

CY

35-A

XEK

CY

35-C

XEK

CY

Vo

vzd

uch

u

3 x 50 127 167 133 172 172

3 x 70 155 160 206

3 x 95 168 191 246

3x 120 195 217 276

3 x 150 224 244 314

3 x 185 259 275 353

3 x 240 306 319 405

V z

emi

1 x 16 102 133

1 x 25 133 174

1 x 35 163 213

1 x 50 204 264

1 x 70 250 324 326 427

1 x 95 295 382

1 x 120 339 438 454 593 438 572

1 x 150 388 501 518 678

1 x 185 441 569

1 x 240 517 665 673 876 650 846

3 x 16 89 114

3 x 25 109 135 111 143 137

3 x 35 129 161 132 170 163

3 x 50 156 194 158 204 196

3 x 70 186 188 242

3 x 95 204 221 285

3x 120 235 249 320

3 x 150 268 279 358

3 x 185 306 310 398

3 x 240 357 355 453

november 2006



KAPITOLA 3

Menovitý prúd AlFe lán, uložených vo vzduchu s teplotou okolia 30 °C, koefi cient sálania e = 0,5

S (mm2) AlFe 3 AlFe 4 AlFe 6 AlFe 8

16 83

25 111

35 155 150

50 194 214 177

70 246 252

70/1 225

70/7 225

95 304 291

95/1 289

95/7 284

120 364 341 357

150 394 397 387

185 462 465 459

210 542 512 492

240 597 548 535

300 640 654 627

350 747 705 723

450 852 823

500 905

670 1 128

Prepočítavacie koefi cienty pre uloženie v pôde s odlišným merným tepelným odpo-rom, uloženie v prostredí s odlišnou základnou teplotou a pri uložení mostíkových vodičov v omietke udávajú nasledujúce tabuľky. Obdobné tabuľky existujú aj pre ďal-šie podmienky.

Prepočítavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti pre pôdu s odlišným merným tepelným odporom

Typ káblaMerný tepelný odpor pôdy (K.m.W-1)

0,4 0,6 0,7 0,8 1,0 1,5 2,0

Celoplastové káble do 1 kV 1,11 1,05 1,00 0,96 0,90 0,79 0,71

Káble s papierovou izolácioua kovovým plášťom

do 1 kV 1,16 1,05 1,00 0,96 0,89 0,76 0,67

6 a 10 kV 1,14 1,05 1,00 0,96 0,90 0,78 0,69

Trojplášťové káble 22 a 35 kV 1,09 1,04 1,00 0,97 0,92 0,82 0,74

Jednožilové káble 22 a 35 kV 1,14 1,05 1,00 0,96 0,90 0,78 0,69

november 2006



ČASŤ 5

Prepočítavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti podľa teploty prostredia odliš-nej od základnej teploty

Vodič,kábel

Zákl

adná

te

plot

a pr

ostr

edia

(°C)

Dov

olen

á pr

evád

zkov

á te

plot

a (°

C) Teplota prostredia (°C)

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Holé vodiče

30 70 1,26 1,20 1,14 1,07 1,00 0,93 0,85 0,77 0,67

Izolované vodičea káble

30

120 1,11 1,08 1,06 1,03 1,00 0,97 0,94 0,91 0,88

90 1,15 1,12 1,08 1,04 1,00 0,96 0,91 0,87 0,82

85 1,17 1,13 1,09 1,04 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80

80 1,18 1,14 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77

75 1,20 1,15 1,11 1,05 1,00 0,94 0,88 0,82 0,74

70 1,22 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71

65 1,25 1,20 1,13 1,07 1,00 0,93 0,85 0,76 0,65

60 1,29 1,22 1,15 1,08 1,00 0,91 0,82 0,71 0,58

Vodiče a káble uloženév zemi

20

90 1,07 1,04 1,00 0,96 0,93 0,89 0,85 0,80 0,76

80 1,08 1,04 1,00 0,96 0,91 0,87 0,82 0,76 0,71

75 1,09 1,04 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,74 0,67

70 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63

65 1,11 1,05 1,00 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67 0,58

Prepočítavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti podľa teploty prostredia odliš-nej od základnej teploty 90 °C

Vodič,kábel

Zákl

adná

te

plot

a pr

ostr

edia

(°C)

Dov

olen

á pr

evád

zkov

áte

plot

a (°

C) Teplota prostredia (°C)

70 75 80 85 90 95 100 105 110

Izolované vodičea káble

90

200 1,09 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0,95 0,93 0,90

180 1,11 1,08 1,05 1,03 1,00 0,97 0,94 0,91 0,88

130 1,22 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71

november 2006



KAPITOLA 3

Prepočítavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti mostíkových vodičov ulože-ných v omietke

Značka vodiča Počet žíl, prierez jadra (mm2) Prepočítavací koefi cient

H05VV-HH05VV-H2

2 x 1 0,84

3 x 1 0,79

2 x 1,5 0,84

Pri krátkodobom alebo prerušovanom chode alebo zaťažení môžeme dočasne (krát-kodobo) vodič preťažovať, lebo ten sa nestačí nebezpečne zohriať. Priebeh prúdov a teplôt názorne vystihuje obrázok.

Krátkodobý chod (vľavo hore), krátkodobé zaťaženie (vpravo hore), prerušovaný chod (vľavo dole), prerušované zaťaženie (vpravo dole)

november 2006



ČASŤ 5

Pri prerušovanom zaťažení sa vodič cyklicky zaťažuje prúdmi I1 (čas trvania t1) a I2 (čas trvania t2) s periódou cyklu tp = t1 + t2. Ak by sme v tomto prípade dimenzovali vedenie na prúd I2, prierez by bol nehospodárny a vedenie by nebolo plne využité. Vedenie budeme preto dimenzovať na menovitý prúd In, ktorého hodnota bude ležať medzi prúdmi I1 a I2. Typický príklad: distribučná sieť obytného súboru, kde prúd I1 predstavuje tzv. ve-černé maximum. Priebeh zaťaženia sa tu periodicky každodenne opakuje. Potrebné veľkosti prúdov môžeme odčítať z denného diagramu zaťaženia. Pomer časov s níz-kym a vysokým zaťažením určuje veličina nazvaná zaťažovateľ a defi nuje sa ako

VZOREC

t1 čas trvania zaťaženia prúdom I1t2 čas trvania zaťaženia prúdom I2

t2ξ = . 100 (%) t1

Pri prerušovanom chode je na rozdiel od prerušovaného zaťaženia prúd I1 rovný nule, teda periodicky sa opakujú stavy bez zaťaženia a so zaťažením. Ak je čas pokoja t2 menší ako čas chodu t1, vedenie počas stavu pokoja nestačí vychladnúť na teplotu okolia. Avšak ochladenie vodiča umožňuje takisto dimenzovať na prúd menší ako je prúd I1. Ak je čas pokoja t2 väčší ako čas chodu t1, jedná sa o prípad krátkodobého chodu. Typický príklad: priemyselná technológia (výrobné linky).

Pri krátkodobom chode a zaťažení sa jedná o jednorazový prípad, ktorý sa periodic-ky neopakuje, resp. sa opakuje s periódou väčšou ako čas potrebný na úplné vychlad-nutie vodiča (ochladenie na teplotu okolia). Typický príklad: : výťahový motor v panelovom dome.

PRAKTICKÉ PRÍKLADY DIMENZOVANIA VODIČOV

Príklad 1: Jednožilový vodič H07V-U s PVC izoláciou je uložený vo vzduchu s teplotou prostredia 15 °C a bude ním pretekať prúd I = 25 A. Určite jeho prierez. Vodič má do-volenú prevádzkovú teplotu jadra 70 °C.

Riešenie: Prepočítavací koefi cient prúdovej zaťažiteľnosti pre teplotu prostredia 15 °C určíme z tabuľky pre prepočítavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti podľa tep-loty prostredia odlišnej od základnej teploty tak, že ho odčítame v riadku podľa dovolenej prevádzkovej teploty 70 °C: k1 = 1,17

Menovitý prúd bude

l 25ln = = = 21,4A k1 1,17

Z tabuľky pre menovitý prúd silových vodičov pri teplote okolia 30 °C vyberieme pre príslušný vodič najbližší vyšší menovitý prúd (t. j. 24A) a v ľavom stĺpci odčítame zodpovedajúci prierez: S = 1,5 mm2.

Prerušované zaťaženie

Prerušovaný chod

Krátkodobý chod

a zaťaženie

november 2006



KAPITOLA 3

Príklad 2: Jednožilový vysokonapäťový kábel 22-AXEKCY 70 mm2 je uložený vo vlhkej piesočnatej pôde s merným tepelným odporom 0,4 K.m.W-1 a s teplotou 10 °C. Určite jeho dovolený prúd. Kábel AXEKCY má dovolenú prevádzkovú teplotu jadra 90 °C.

Riešenie: Prepočítavací koefi cient prúdovej zaťažiteľnosti pre teplotu prostredia 10 °C určíme z tabuľky pre prepočítavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti podľa tep-loty prostredia odlišnej od základnej teploty tak, že ho odčítame v riadku pre káble uložené v zemi a prevádzkovú teplotu 90 °C: k1 = 1,07.

Prepočítavací koefi cient pre merný tepelný odpor pôdy určíme z tabuľky pre prepočí-tavacie koefi cienty prúdovej zaťažiteľnosti pre pôdu s odlišným merným tepel-ným odporom v riadku pre jednožilové káble 22 a 35 kV: k2 = 1,14.

Menovitý prúd kábla určíme z tabuľky pre menovitý prúd silových káblov pri ulože-ní vo vzduchu s teplotou okolia 30 °C a pri uložení v zemi s teplotou okolia 20 °C a merným tepelným odporom 0,7 K.m/W pre uloženie v zemi, prierez 1 x 70 mm2 a v príslušnom stĺpci pre kábel 22-AXEKCY odčítame hodnotu INZ = 326 A. Dovolený prúd vypočítame:

ldov = lnzk1k2 = 326.1,07.1,14 = 397,6A

Za daných podmienok môže teda káblom pretekať prúd najviac 397,6 A.

5/2.3 Dimenzovanie podľa dovolenej prúdovej zaťažiteľnosti

Documents

Transcript of 5/2.3 Dimenzovanie podľa dovolenej prúdovej zaťažiteľnosti