Sep Egzamin Elektryka E I D, Niezbędnik Elektryka

W książce przedstawiono metodykę prowadzenia obliczeń zwarciowych w sieciach oraz instalacjach elektrycznych niskiego napięcia, rozszerzoną o obliczanie zwarć w sieciach elektroenergetycznych średniego napięcia. Opisano wpływ silników na prądy zwarciowe, które mogą przyczyniać się do wzrostu prądu zwarciowego. Zjawisko te należy uwzględnić przy doborze odporności zwarciowej dobieranych aparatów i urządzeń elektrycznych. Pominięcie silników w obliczeniach prądów zwarciowych może skutkować doborem aparatów lub urządzeń o zbyt małej odporności zwarciowej. Uzupełnieniem publikacji jest opis metody składowych symetrycznych zawierający szczegółowe wytyczne zastosowania rachunku macierzowego będącego elementem algebry liniowej wykorzystywanej przy obliczaniu zwarć. Zawarte w książce liczne przykłady rachunkowe pozwalają na łatwe zrozumienie treści teoretycznych i stosowanie ich w praktyce projektowej.

Zgodnie z definicją, pożar stanowi szybkie spalanie materiałów palnych o niekontrolowanym rozprzestrzenianiu się w czasiei przestrzeni. Przyczyny wybuchu pożarów oraz porażenia prądem elektrycznym są bardzo różne, często zawinione przezludzi wskutek nieprzestrzegania podstawowych zasad ochrony przeciwpożarowej. Szczególną grupę stanowią pożary wzniecane przez niesprawne instalacje elektryczne. Stanowią one ponad 22% wszystkich pożarów występujących w ciągu roku w budynkach. Zdarzają się również pożary spowodowane przez przeciążenia prądowe w instalacjach pozornie sprawnych. Bezpieczeństwo eksploatowanych instalacji elektrycznych w dużej mierze zależy od poprawnego ich zaprojektowania. Do największych zagrożeń występujących w instalacjach elektrycznych należy zaliczyć zagrożenie porażenia prądem elektrycznym oraz zgorzenie pożarowe. Jako podstawę poprawnie zaprojektowanej instalacji elektrycznej należy przyjąć poprawny dobór przewodów i ich zabezpieczeń. Przewód elektryczny zabezpieczony urządzeniem przeciążeniowym o prądzie znamionowym nieskorelowanym z prądem przewodu dopuszczalnym długotrwale grozi przeciążeniem, które w przypadku długiego czasu trwania może spowodować zapalenie się izolacji. Niepoprawnie dobrane zabezpieczenia mogą z kolei skutkować porażeniem prądem elektrycznym w przypadku uszkodzenia izolacji zasilanych urządzeń. Często jako przyczynę pożaru podaje się zwarcie instalacji elektrycznej. W przypadku zwarcia w instalacji poprawnie zaprojektowanej i właściwie eksploatowanej, zabezpieczenia powinny w krótkim czasie przerwać przepływ prądu powodując neutralizację zjawiska. Jednak zabezpieczenia, jakie spotykamy na co dzień w instalacjach, posiadają znacznie większą wartość niż zabezpieczane przewody, co w eksploatacji skutkuje przeciążeniami doprowadzającymi do zapalenia się izolacji.

Duży wpływ na bezpieczeństwo pożarowe mają wyższe harmoniczne, które w dobie eksploatacji odbiorników nieliniowych występują w każdej instalacji elektrycznej. Powodują one przeciążenia przewodów oraz silne zakłócenia różnych urządzeń. Prowadzą do przedwczesnego wyeksploatowania łożysk w maszynach wirujących, co skutkuje ich nadmiernym nagrzewaniem, a w konsekwencji wskutek zwiększonych oporów powoduje grzanie się izolacji uzwojeń.

Wysoka temperatura pożarowa powoduje znaczny wzrost rezystancji przewodu, skutkujący zwiększonymi spadkami napięć, które mogą być przyczyną niewłaściwej pracy tych urządzeń oraz nieskutecznej ochrony przeciwporażeniowej realizowanej przez samoczynne wyłączenie.
Poprawny dobór przewodów do zasilania tych urządzeń wymaga uwzględnienia przewidywanego wzrostu rezystancji powodowanego działaniem wysokiej temperatury pożarowej.

W niniejszym miniporadniku prezentujemy zbiór opracowań wielu autorów, który stanowi próbę przybliżenia rozległej tematyki, jaką jest ochrona przeciwpożarowa oraz ściśle z nią związana ochrona przeciwporażeniowa. Należy zwrócić uwagę na przypadki śmiertelnego rażenia prądem elektrycznym podczas akcji ratowniczo-gaśniczej, której często przyczyną jest błędnie zaprojektowana instalacja elektryczna, w której nie uwzględniono specyficznych warunków występujących podczas pożaru. Zawarte w treści zagadnienia nie wyczerpują tej tematyki. Stanowią one podstawowe wskazania dla projektantów, wykonawców oraz inwestorów i mogą znacznie ułatwić pracę inspektorów ochrony ppoż. oraz strażaków biorących udział w akcji ratowniczo-gaśniczej.

Poradnik projektanta elektryka tom 1 i tom 2, wydanie VI 
Podstawy zasilania budynków mieszkalnych, użyteczności publicznej i innych obiektów nieprzemysłowych w energię elektryczną

rok wydania: 2021, wydanie szóste uaktualnione i rozszerzone, dodruk 2023

ISBN: 978-83-64094-68-2 (tom 1) 978-83-64094-69-9 (tom 2), komplet 978-83-64094-70-5

Podobnie jak w poprzednich wydaniach, zamieściliśmy w nim podstawową wiedzę niezbędną do opracowania projektu zasilania osiedla mieszkaniowego, budynków jednorodzinnych, budynków użyteczności publicznej, tymczasowego zasilania imprezy masowej, terenu budowy oraz zasilania gwarantowanego. Naszym celem było stworzenie podręcznego poradnika, w którym zostałyby zamieszczone zasady projektowania zasilania obiektów mieszkalnych i użyteczności publicznej – zarówno z sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia, jak i z zespołu prądotwórczego i innych dostępnych na rynku źródeł zasilania. Mamy nadzieję, że szóste wydanie książki okaże się równie interesujące jak wydania poprzednie. W tym wydaniu oprócz uaktualnienia treści, zamieściliśmy szereg wymagań w zakresie ochrony przeciwpożarowej, która stanowi jeden z najważniejszych elementów każdego budynku lub obiektu budowlanego.

W książce świadomie pominięto zagadnienia związane z technologią BIM (ang. Building Information Modeling) z uwagi na fakt, iż autorzy skupiają się na zagadnieniach fizycznych, prawnych i uniwersalnych rozwiązaniach stosowanych przy projektowaniu. Z punktu widzenia procesu projektowania technologia BIM (jak i inne) wspomaga ten proces, natomiast go nie zastępuje. Nadal to na projektancie spoczywa wykonanie wszystkich niezbędnych obliczeń oraz zaplanowanie instalacji w oparciu o wymagania opisane w niniejszym poradniku.

Rozwój budownictwa jednorodzinnego spowodował wiele zmian w podejściu do projektowania zasilania budynków mieszkalnych. Na terenach nowo powstających osiedli mieszkaniowych często projektuje się obiekty użyteczności publicznej, takie jak: banki, przychodnie lekarskie i inne. Większość z nich wymaga, poza zasilaniem podstawowym, zasilania rezerwowego, a niektóre – również zasilania awaryjnego (często zasilania gwarantowanego).

Spis treści
1. Nagrzewanie się kabli i przewodów / 5
2. Zasady doboru przewodów i kabli / 6
3. Dobór przewodów i kabli na długotrwałą obciążalność prądową i przeciążalność / 7
4. Sprawdzanie dobranych przewodów i kabli na warunki zwarciowe oraz wymagania zwarciowe stawiane zabezpieczeniom / 20
5. Sprawdzanie dobranych kabli lub przewodów na warunek spadku napięcia / 31
6. Sprawdzanie dobranych przewodów i kabli z warunku samoczynnego wyłączenia / 37
7. Wyznaczanie przekroju przewodu neutralnego w obwodach zasilających odbiorniki nieliniowe / 45
8. Dobór przewodów do zasilania urządzeń elektrycznych, które muszą funkcjonować w czasie pożaru / 47
9. Dobór przewodów połączonych równolegle / 56
10. Tabele doboru i oznaczenia przewodów / 65
11. Dobór przewodów szynowych / 97
12. Wymagania dla kabli i przewodów wynikające z Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej nr 305/2011 z 9 marca 2011 r. / 99
13. Instalacje fotowoltaiczne. Dobór falownika, przewodów oraz ich zabezpieczeń. Neutralizacja zagrożeń od instalacji PV w czasie pożaru / 108
14. Literatura

Od Autorów
Przewody elektryczne stanowią podstawowy element każdej instalacji elektrycznej stanowiącej wyposażenie budynku. Od ich poprawnego doboru zależy również bezpieczeństwo osób użytkujących instalację oraz bezpieczeństwo pożarowe budynku. Zasady doboru przewodów są jednoznacznie określone w normach przedmiotowych, z których jednak projektanci elektrycy nie zawsze korzystają, co w konsekwencji powoduje, że projektowana instalacja może mieć wiele błędów.

Bardzo istotne jest dobranie właściwych zabezpieczeń przewodów i kabli. Problematyka doboru zabezpieczeń przeciążeniowych oraz zabezpieczeń zwarciowych przewodów i kabli niskiego napięcia jest związana z ich roboczą i zwarciową obciążalnością prądową. Pierwszym krokiem jest ustalenie wartości spodziewanego prądu obciążenia IB, który stanowi podstawę doboru prądu znamionowego zabezpieczenia In oraz wstępnego doboru obciążalności długotrwałej Iz przewodu. Drugim krokiem jest dobór prądu znamionowego i/lub nastawczego zabezpieczenia nadprądowego w taki sposób, aby wytrzymały prąd IB spodziewanego obciążenia oraz prądy załączeniowe, będące prądami normalnego użytkowania. Trzecim krokiem jest dobór przekroju przewodu w taki sposób, aby spełniał on wymagania w zakresie wytrzymałości mechanicznej, obciążalności cieplnej długotrwałej i zwarciowej, dopuszczalnego spadku napięcia oraz warunki ochrony przeciwporażeniowej zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.

Osobnym problemem jest dobór przewodów do zasilania urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru, kiedy występuje wysoka temperatura powodująca znaczny wzrost rezystancji przewodów zasilających. Zagadnienia te nie zostały dotychczas objęte normalizacją, w związku z czym często projektanci nieświadomie popełniają podczas projektowania instalacji wiele błędów, mimo że pozornie dobór przewodów został wykonany zgodnie z obowiązującymi przepisami i normami.

Generalnie w obwodach bezpieczeństwa, do których należy zaliczyć urządzenia ppoż., takie jak np. oświetlenie awaryjne, pompy pożarowe, pompy tryskaczowe, DSO oraz dźwigi dla ekip ratowniczych, a także obwody bezpieczeństwa w ruchu lotniczym, kolejowym, drogowym i wodnym oraz w obwodach kontroli dostępu, nie należy stosować wyłączników różnicowoprądowych oraz zabezpieczeń przeciążeniowych. W obwodach tych w celu wyeliminowania przypadkowych zadziałań, prądy znamionowe lub nastawcze zabezpieczeń zwarciowych należy zawyżyć o jeden lub dwa stopnie w porównaniu z zwartością wynikającą ze zwykłych zasad ich doboru. Przy doborze zabezpieczeń należy również pamiętać o zachowaniu wybiórczości ich działania z zabezpieczeniami usytuowanymi na niższych stopniach zabezpieczeń.

Niniejsze opracowanie w zamierzeniu autorów ma być podręczną „ściągą” dla projektantów i wykonawców, z której będą mogli zawsze skorzystać w warunkach budowy. Czytelników, którzy chcieliby pogłębić swoją wiedzę w zakresie doboru przewodów i kabli nn oraz ich zabezpieczania, zachęcamy do lektury książki pt. „Ochrona przeciwporażeniowa oraz dobór przewodów i ich zabezpieczeń w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia”, naszego autorstwa, wydanej w ramach serii wydawniczej „Zeszyty dla elektryków”.

Aktualne wydanie uwzględnia zmiany wynikłe z wycofania bez zastąpienia w dniu 10 maja 2017 r. przez prezesa PKN normy PN-IEC 60364-5-523:2001 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Obciążalność prądowa długotrwała przewodów.

Zawarte w publikacji tabele dopuszczalnej obciążalności prądowej przewodów są zgodne z wymaganiami normy PN-HD 60364-5-52:2011 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Oprzewodowanie.

Julian Wiatr
Marcin Orzechowski