Villamos hálózatok tűzvédelme - kábel- és vezetékrendszerek tervezése, kivitelezése

• 
• 

Részletek

2010. március 11. csütörtök, 00:00

 

Az utólagos hőszigetelés után tűzvédelmi szempontból új épület keletkezik. Az épület biztosan energiatakarékos lesz, viszont elektromos hálózata miatt – kellő körültekintés hiányában – tűzveszélyessé válhat. A falban lévő vezetékek ugyanis nem látszanak, nem jelzik elöregedettségüket, mint pl. a hulló vakolat, ezért a legtöbb esetben a hőszigeteléssel egyidejűleg felújításukra sem kerül sor. A következő cikkek ennek veszélyeit kívánják feltárni, és a tervezéshez, kivitelezéshez megfelelő támpontot adni.

 

Túláramvédelem

A túláramvédelmet az MSZ 2364-43 kötete tárgyalja. A túláram egy, az alábbiak miatt megnövekedett áram:

• túlterhelés üzemfüggő és bizonyos körülmények között, hosszan tartó túlterhelés szigetelési hiba nélkül,
• rövidzárlat: olyan áram, amely szigetelési hiba miatt keletkezik, feszültség alatti részek kerülnek vezetői kapcsolatba.

A túláram elleni biztos védekezéshez több tényezőt tekintetbe kell venni a kábelés vezetékrendszerek kiválasztásánál, tervezésénél, létesítésénél.

 

Az üzemi áram

A kábelek, vezetékek korrekt tervezéséhez ismerni kell a rájuk kapcsolt fogyasztók üzemi áramát (I_b). Ezt az adatot a létesítő (tervező) az építtetőtől vagy az elektromos berendezés üzemeltetőjétől kapja meg.

Mivel a teljesítményadatokat leggyakrabban kW-ban adják meg, ezért az 1. táblázatnak megfelelően kell számolni.

Példa:

A közös vezetékről táplált egyfázisú motor és fűtőtest vezetékét kell meghatározni. Az üzemeltető az alábbi adatokat adja meg:

• motor: P= 500 W; cosφ= 0,8; φ= 0,85
• fűtés: P= 2 kW

A fűtés I_bF = 1000 • 2 kW/230V = 8,69 A
A motor I_bM = 500 W / (0.8 • 0,85 • 230V) = 3,2 A

A két üzemi készülék tartósan egy időben működik, ezért az összárammal kell számolni:

I_b = I_bF + I_bM = 8,69 A + 3,2 A = 11,89 A

A fázistolást nem vesszük figyelembe – lásd a 2. táblázat utáni példa megjegyzését.

A 2. táblázat képleteit kell használni háromfázisú fogyasztók esetén.

Példa:

Egy üzemeltető váltakozó áramú fogyasztóira az alábbi adatokat adja meg:

• egy motor, amelynek adata: P= 3 kW;
  cos φ1= 0,88; η= 0,92,
• a többi fogyasztó összesen: P= 2 kW;
  cos φ2= 0,95.

Megjegyzés: ez a számítás nem egészen pontos (hasonlóan az 1. táblázat utáni példához), mivel a két fogyasztónak (motor és többi fogyasztó) különböző cosφ-értéke van. Ez azt jelenti, hogy először ki kellene számítani az ohmos és reaktáns komponenseket, és külön összeadni őket. Csak ezután lehet az összáramot kiszámítani. Az okozott hiba annál kisebb, minél kisebb a különbség a cosφ-értékek között. Az eredmény a hiba következtében biztonságosabb – az üzemi áramra valamivel nagyobb érték adódik. Ezért az egyszerűsítés megengedhető.

 

Fektetési módok

Következik a kábel- vagy vezetékrendszerek fektetési módjának meghatározása. Ennek jelentős befolyása van a vezetékezés terhelhetőségére, mivel a fektetési módtól függően a vezetékezés belsejében keletkező hő jobban vagy rosszabbul tud eltávozni.

A fektetési módról megjelent új előírások sok aggodalmat okoztak:

• kábel- és vezetékrendszerek (berendezéseké),
• épületekben rögzítve vezetett kábelek és vezetékek, valamint lágy vezetékek terhelő áramadata.

Elhangzott, hogy az „eddigi 5 helyett most 80-féle fektetési mód” lesz. Ez természetesen túlzás, és az MSZ 2364-520-hoz megjelent magyarázat óta a félreértések eloszlottak.

Valóban igaz, hogy a fenti fektetési módból most nyolcféle van az eddigi öt helyett. Ezek az ún. referencia fektetési módok, az áramterhelhetőség megállapításához (3. táblázat).

A fent idézett szabványban ezen kívül más fektetési módok is vannak. A többoldalas táblázatok (MSZ 2364-520 52H táblázat – Létesítési módszerek) a kábelés vezetékfektetési gyakorlatban lehetséges különféle üzemi feltételeket mutatják be. De ez a sok fektetési mód rendszerint mégis visszavezethető a fent említett nyolcféle referencia fektetési módra. Az 1. ábra részletet mutat be a fektetési mód ábrázolásából, ahol a negyedik oszlop a referencia fektetési módot adja meg.

Ezen az alapon – mint az előző normákban is – viszonylag egyszerű és áttekinthető táblázat adódik a kábelek, vezetékek áramterhelhetőségére (4. táblázat).

A szokásos szakirodalomban ehhez a témához sok példa és magyarázat található. Itt elsősorban azt a tényt kívánjuk kiemelni, hogy a fektetési módot szükséges meghatározni, és azt a tényt, hogy a kiválasztás mindig befolyást gyakorol a kábelek, vezetékek áramterhelhetőségére.

Amennyiben a tervezés során eldöntöttük a fektetési módot, akkor alapvetően már csak hozzá kell rendelni azt a nyolcféle referencia fektetési mód valamelyikéhez. A további lépéseket a következő cikkekben tárgyaljuk.

 

Áramterhelhetőség

A következőkben szó lesz az áramterhelhetőségről, és ezzel összefüggésben a kábelek, a vezetékek szigetelésének termikus túlterheléséről vagy tönkremeneteléről. Olyan „túláramról” van szó, amellyel szemben a kábeleket, a vezetékeket meg kell védeni.

Minden, a vezetékben folyó áram melegíti azt. Ha a vezeték hőmérséklete nagyobb lesz, mint a környezet hőmérséklete, akkor a hőt a környezetének adja le. Minél nagyobb az áram, a hőleadás annál nagyobb és gyorsabb. Természetesen az áram és vele a hőmérséklet nem nőhet korlátlanul, mert a növekvő hőmérséklettel fennáll a szigetelés sérülésének veszélye. Ennek elkerülése érdekében a kábel- és vezetékgyártók meghatározott üzemi hőmérsékleteket írnak elő.

Ha ezt a megengedett üzemi hőmérsékletet – adott fektetési mód és környezeti hőmérséklet esetén – be akarjuk tartani, akkor csak meghatározott nagyságú áram folyhat tartósan. Ez az áram a kábel vagy vezeték maximális áramterhelhetősége.

A kábelek vagy vezetékek áramterhelhetősége megadja, hogy adott feltételek (környezeti hőmérséklet, fektetési mód, vezeték anyaga, szigetelés anyaga) mellett milyen nagy lehet a tartós áramterhelés anélkül, hogy a kábel (vezeték) hőmérséklete a megengedett üzemi hőmérséklet fölé emelkedjen.

A környezeti hőmérséklet meghatározásához a 2. ábra nyújt segítséget. Természetesen átmenetileg folyhat nagyobb áram, de ez nem tarthat hosszabb ideig. Az áramterhelhetőség fenti meghatározása, amely a tartós áramra hivatkozik, az üzemi áramra is érvényes, amely tartósan vagy hosszabb ideig folyik. A megfelelő vezetékszabványok hivatkoznak a gyártók által megadott üzemi hőmérsékletre, és különböző alkalmazási esetekre táblázatosan adják meg a maximális áramterhelhetőségeket (4. táblázat).

Rendszerint tartós áramterhelhetőségről van szó, pedig a gyakorlatban az áram ritkán áll fenn tartósan. Ha a vezetéknek vagy a kábelnek lehetősége is van lehűlni üzem közben, akkor sem ajánlatos a táblázat áramterhelhetőségi adataiból kiindulni, mivel az üzemeltetés tartós vagy időszakos jellege megváltozhat.

Az áramterhelhetőségi táblázatok segítségével a kábelek és vezetékek (továbbiakban vezetékezésnek is nevezzük) keresztmetszete, valamint a túláram-korlátozó berendezések meghatározhatók.

A tervezés kiinduló adatai az üzemi áram I_b és a fektetési mód, amelyek alapján a 4. táblázatból megállapítható a vezetékezés maximális áramterhelhetősége.

Az alábbi áramterhelhetőségek különböztethetőek meg:

• I_r – áramterhelhetőség egyeztetett üzemi feltételek mellett, méretezési értéknek is nevezik (alapjában ez csak egy elméleti táblázatérték),
• I_Z – áramterhelhetőség a tényleges üzemi feltételek mellett (ez az igazi érték, amely jellemzi a vezetékezés terhelését).

Az Ir az az érték, amely a szokásos táblázatokból kiolvasható (4. táblázat). Ideális esetre tervezés esetén, tehát a rétegezés és a környezeti hőmérséklet figyelmen kívül hagyásával I_r és I_Z megegyeznek. Tehát: ideális esetben I_r = I_Z.