Dopuszczalne spadki napięcia według norm

Dopuszczalne spadki napięcia według norm

Dopuszczalne spadki napięcia według norm

Spadek napięcia sprawdza się dla obwodu o dużym obciążeniu i jednocześnie dużej długości.

W normach znajduje się niewiele informacji na temat dopuszczalnych wartości spadków napięcia. W rozporządzeniu ministra infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. nr 75 z 2002 r. poz. 690 z późn. zm. aktualizowany na bieżąco tekst rozporządzenia jest dostępny na stronie Głównego Urzędu Nadzoru Budowlanego pod adresem www.gunb.gov.pl ) przywołana jest wydana w wersji polskiej norma PN-IEC 60364-5-52:2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych – Dobór i montaż wyposażenia – Oprzewodowanie. Podano w niej zalecenie, aby w budynkach nieprzemysłowych spadek napięcia od złącza do końca dowolnego obwodu nie przekraczał 4%.

Nieco bardziej zróżnicowane zalecenia zawiera wydana przez PKN w 2015 roku polska wersja PN-HD 60364-5-52:2011 Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 5.52 Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Oprzewodowanie. Określono w niej dopuszczalną wartość spadków napięcia dla obwodów oświetleniowych na 3% oraz dla pozostałych przypadków na 5%. Jednocześnie ta wersja normy dopuszcza w dłuższych liniach zwiększenie spadku napięcia o 0,005% na każdy metr powyżej 100 metrów długości, ale nie więcej niż 0,5%. W praktyce oznacza to, że wydłużenie linii nie może przekroczyć następnych 100 metrów.

Podane wartości dotyczą pracy instalacji przy stabilnym obciążeniu. W instalacjach zasilających większe silniki indukcyjne należy się liczyć ponadto z chwilowymi, lecz dużymi spadkami napięć w trakcie rozruchu silnika. Prądy rozruchowe o dużych wartościach powodują nie tylko zwiększony spadek napięcia w konkretnym obwodzie, ale mogą także powodować zakłócenia w całej instalacji oraz w sieci zasilającej. Z tego względu w warunkach zasilania odbiorców w mieszkaniowym budownictwie jednorodzinnym dostawcy energii elektrycznej zwykle ograniczają moc instalowanych silników do 4,5 kW. Natomiast w innych obiektach silniki indukcyjne o większych mocach należy zasilać z odrębnych transformatorów SN/nN albo przynajmniej z odrębnych rozdzielnic.

Obliczanie spadku napięcia

Spadek napięcia zależy od obciążenia, przekroju i materiału żył przewodów zasilających oraz od długości danej linii lub obwodu. W praktyce spadek napięcia oblicza się dla linii zasilającej na odcinku od stacji transformatorowej do rozdzielnicy oraz sprawdza się dla najmniej korzystnego pod tym względem obwodu, czyli o dużym obciążeniu i jednocześnie dużej długości. W miarę potrzeby obliczenia przeprowadza się dla kilku obwodów. Sumaryczna wartość spadku napięcia w linii zasilającej i w obwodzie nie może przekraczać podanych wcześniej granic normatywnych. W normalnych warunkach (bez uwzględniania prądu rozruchowego silników) spadek napięcia oblicza się, stosując jeden z poniższych wzorów.

Zasilanie jednofazowe:

Δu% = 200/Uf · Io · (R · cos φ + X · sin φ ) (1)

Zasilanie trójfazowe:

Δu% =√3 · 100/ Um · Io · (R · cos φ + X · sin φ ) (2)

gdzie: Io – obliczeniowy prąd obciążenia obwodu [A] Uf – znamionowe napięcie fazowe [V] Um – znamionowe napięcie międzyfazowe [V] R – rezystancja przewodu [Ω] X – reaktancja przewodu [Ω]

Dla obwodów z przewodami o przekroju nieprzekraczającym 50 mm2 Cu lub 70 mm2 Al można w praktyce stosować następujące wzory uproszczone:

Zasilanie jednofazowe:

Δu% = 200 · P · L / γ · s · Uf2 (3)

Zasilanie trójfazowe :

Δu% = 100 · P · L / γ · s · Um2 (4)

gdzie : P – moc obciążenia obwodu [ W] L – długość obwodu [m] γ – konduktywność żył przewodów [ m / Ω · mm2] s – przekrój żył przewodów [mm2] Uf – znamionowe napięcie fazowe [V] Um – znamionowe napięcie międzyfazowe [V]

Przykład obliczeń

Obwód jednofazowy z przewodami 4 mm2 Cu zasila odbiornik o mocy 3 kW. Długość obwodu wynosi 60 m. Konduktywność miedzi 57 m / Ω · mm2.

Obwód ten jest zasilany z rozdzielnicy oddziałowej R. Natomiast rozdzielnica jest zasilana ze stacji transformatorowej linią trójfazową o długości 100 m z przewodami 16 mm2 Cu. Całkowite obciążenie rozdzielnicy wynosi 20 kW. Uproszczony schemat opisanego układu zawiera rysunek 1.

Rys. 1. Uproszczony schemat fragmentu rozpatrywanej instalacji z naniesionymi wynikami obliczeń spadku napięcia – objaśnienia w tekście (szkic autora)

Stosując wzór (3), obliczamy spadek napięcia w obwodzie 1-fazowym:

Δu% = 200 · 3000 · 60 / 57 · 4 · 2302

Δu% = 3% (w zaokrągleniu do 0,1%)

Stosując wzór (4), obliczamy spadek napięcia w linii zasilającej: Δu% = 100 · 20000 · 100 / 57 · 16 · 4002 Δu% = 1,4% (w zaokrągleniu do 0,1%)

Łącznie spadek napięcia na końcu rozpatrywanego obwodu wyniesie:

4,4%.

Ponieważ omawiana wcześniej norma PN-IEC 60364-5-52:2002 zaleca nieprzekraczanie wartości 4%, należy zwiększyć przekrój przewodów w obwodzie lub w linii. Większa część spadku przypada na obwód, wskazane jest więc dokonanie zmiany w obwodzie. Zwiększenie przekroju przewodów o jeden stopień do 6 mm2 zmniejszy spadek napięcia do wartości 2% i zapewni obniżenie łącznego spadku napięcia do 3,4%, czyli poniżej wartości określonej w normie. Wyniki naniesiono na schemat przedstawiony na rysunku 2.

Rys. 2. Uproszczony schemat fragmentu rozpatrywanej instalacji po korekcie przekroju przewodów w obwodzie z naniesionymi wynikami obliczeń spadku napięcia – objaśnienia w tekście (szkic autora)

Autor: mgr inż. Janusz Strzyżewski członek Centralnego Kolegium Sekcji Instalacji i Urządzeń Elektrycznych, członek Polskiego Komitetu Oświetleniowego SEP, członek Izby Inżynierów Budownictwa
Słowa kluczowe:
spadki napięcia