Villamos hálózatok tűzvédelme - az ideális esetre tervezés lépései

• 
• 

Részletek

2010. április 08. csütörtök, 00:00

 

Az ebben a szakaszban bemutatott tervezést „ideális esetként” jellemezzük, mert abból indul ki, hogy egy kábel vagy egy vezeték magában van, és a hőmérséklet nem tér el jelentősen a „normális esettől”. Így a tisztán elméleti és a tényleges üzemi feltételek megegyeznek, azaz I_r= I_z.

 

Tervezési feltételek

Az „ideáli esetre” tervezés koncepciója az alábbi három megállapítással világítható meg:

1. A vezetékezés I_Z áramterhelhetőségének nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie, mint a várható I_b üzemi áram. (I_Z ≥ I_b). Az üzemi áram így az áramterhelhetőség legkisebb szükséges I_MW értékét jelenti (I_b = I_MW).
2. A vezetékezést akkor tudja az elé kapcsolt túláram-korlátozó berendezés megvédeni, ha I_n névleges áramerőssége kisebb vagy egyenlő, mint a vezetékezés I_Z áramterhelhetősége. (I_Z ≥ I_n).
3. A túláramvédő berendezés csak akkor tud működni, ha az In névleges áramerőssége nagyobb vagy egyenlő, mint az I_b üzemi áram (I_n ≥ I_b) – különben üzem alatt tartósan kioldana.
   
   
   

Más szavakkal: az áramterhelhetőségre (lásd az Elektroinstallateur 2010/2–3, 4. táblázatát!) teljesülni kell, hogy nagyobb legyen mint az I_b üzemi áram – ez jelenti az I_MW áramterhelhetőség legkisebb szükséges értékét –, de ez a szabványban mint fogalom vagy jelölés nem szerepel. Azonkívül olyan nagy legyen, hogy közte és az üzemi áram közt helyezkedjen el a túláramvédő berendezés I_n névleges árama.

Ezeket az alapelveket ismerteti az MSZ 2364-430 szabvány, és ott első feltételként az alábbi összefüggés szerepel:

I_b ≤ I_n ≤ I_Z, ahol
I_b – üzemi áram (a bekötött fogyasztóé),
I_n – a túláramvédő berendezés névleges árama,
I_Z – a vezeték áramterhelhetősége a kiválasztott fektetési mód szerint.

A fenti meggondolás még nem teljes. A szokásos túláramvédő berendezéseknek van egy I₂ „nagy vizsgálati áramuk”, amely megadja, hogy bizonyos túláramot csak egy meghatározott idő után kell lekapcsolniuk, amelyet általában a termékszabványok adnak meg. Az I_n < 63 A túláramvédő berendezéseknél ez az idő 1 óra, I_n > 63 A esetén 2 óra, In > 160 A esetén 3 óra, I_n > 400 A esetén már 4 óra. Tehát a nagy vizsgálati áramnál kisebb túláramok ezért tovább fennállhatnak, így a kábel vagy a vezeték károsodhat.

A MSZ 2364-430 ezért leszögezi, hogy a vezetékezés csak akkor biztonságosan védett, ha az áramterhelhetőségét 45%- kal meghaladó áram legkésőbb annyi idő alatt lekapcsolódik, amennyi idő alatt a túláramvédő berendezés a nagy vizsgálóáramot lekapcsolja. Viszont továbbra is tűzveszélyesek lehetnek azok az áramok, amelyek csak kismértékben lépik túl a kábel vagy a vezeték áramterhelhetőségét.

Azok a túláramok, amelyek a túláramvédő készülék névleges árama 1,45- szörösénél kisebbek, bizonyos körülmények között (a névleges áram nagyságától függően) órákig folyhatnak anélkül, hogy az automatikus lekapcsolás bekövetkezne. A tervezőnek, létesítőnek ezt figyelembe kell venni és gondoskodnia arról, hogy kis túláramok (< 1,45 · a névleges áram) lehetőleg rövid ideig vagy egyáltalán ne lépjenek fel.

A tervezőnek messzemenően ki kell zárni a hosszan fennálló kismértékű túlterhelések lehetőségét. Egy motor esetében ez a megfelelően kiválasztott motorvédelemmel (túlterhelés, ill. hőkioldós védelem) érhető el. Több fogyasztó esetén pedig az áramkörök csoportosításával – például egy áramkörbe lehetőleg kis számú és lehetőleg kis egyidejűséggel működő fogyasztó kerüljön. Ez a csatlakozóaljzatok áramköri kialakítására is vonatkozik, itt a helyi viszonyok alapján a csatlakozási teljesítményből célszerű kiindulni. Ezért elsősorban mosógépek, szárítók, mosogatógépek stb. számára külön-külön áramkörök alakítandók ki.

A második feltétel matematikai megfogalmazásban:

I₂ ≤ 1,45 · I_Z

Amelynek jelentése: olyan áram, amely a kábel vagy a vezeték áramterhelhetőségét 45%-kal meghaladja, 1-4 órán belül (az In névleges áramtól függően) lekapcsolódik. Kisebb túláramok, pl. 10 vagy 30%-kal a vezetékezés áramterhelhetősége felettiek, viszont tovább fennállhatnak. Ilyen állapot fennállási ideje teljesen bizonytalan.

A kérdés az: hogyan kell ezt a második feltételt betartani. Mit tegyen a tervező, létesítő, hogy ne kövessen el hibát.

Elöljáróban elmondható: a szereléstechnikában szokásos túláramvédő berendezést választva ez a második feltétel rendszerint automatikusan teljesül.

Miért van így? A szerelési gyakorlatban alkalmazott gG (vagy gL) üzemosztályú biztosítóknál ez adottság. Az olvadóbiztosítók üzemosztálya két betűvel van megadva. Az első betű (itt a g) adja meg a funkcióosztályt. A g azt jelenti, hogy a biztosító túláramvédelmi célra használható. Olyan biztosítónál, amely csak résztartományú rövidzárlat- védelemre jó, az első betű „a”, a második betű, „M” pedig a motorvédelemre kialakított jelleggörbéjű biztosítót jelentené.

A második betű a védendő objektumot adja meg. Az „L” szolgál a „kábel és vezeték” számára, a „G” (generál) általános célra. A gG üzemosztályt az utóbbi években nagymértékben felváltotta a gL üzemosztály.

Ugyanígy a B vagy C típusú kismegszakítóknál: a nagy vizsgálóáramukat a gyártó az I₂ ≤ 1,45 · I_n összefüggésnek megfelelően állítja be.

Az alábbi meggondolás kimutatja, hogy ez az adottság eleget tesz a fent említett második feltételnek.

Az I₂ ≤ 1,45 · I_n adottságból tovább számolva:

a) I_n ≤ I_Z – ez része az első feltétel teljesülésének,
b) I_n ≥ I₂ / 1,45 – ez a fent említett összefüggés a szokásos túláramvédő berendezésekre, I_n-re rendezve.

Az a) és b) összefüggések egybevetéséből azt kapjuk, hogy:

I2 / 1,45 ≤ IZ, és átalakítva:
I2 ≤ 1,45 · IZ (azonos a 2. feltétellel).

Ez azt jelenti: csak ha a túláramvédő berendezés I2 nagy vizsgálóárama ≤ 1,45 · In, akkor nincs probléma a túláramvédő berendezés névleges áramának a vezetékezés áramterhelhetőségéhez történő hozzárendelésével, a fent említett első feltétel szerint.

Példa a túláramvédő berendezésre, ha I2 > 1,45 · In

Egy túláramvédő berendezésre I2 = 1,65 · In-nel a fenti b) összefüggés így alakul:

In = I2 / 1,65

És ezt az In-t az a)-ba helyettesítve adódik:

I₂ / 1,65 ≤ I_Z, és ezt átalakítva: I₂ ≤ 1,65 · I_Z,

tehát a második feltétel nem teljesül. Ebben az esetben a túláramvédő berendezés névleges árama semmi esetre sem lehet akkora, mint I_Z. De most az a kérdés: milyen nagy lehet ebben az esetben a névleges áram?

A kérdés a következő korrekciós számítással oldható meg: a túláramvédő berendezés névleges áramának az I₂ > 1,45 · I_n esetben egy meghatározott tényezővel mindig kisebbnek kell lennie, mint a vezetékezés I_Z-je.

Matematikailag kifejezve: I_n ≤ 1,45 · I_z / x , illetve I_Z = I_n · x / 1,45 (*)

Az „x“ tényező az összefüggésben megadja, hogy ennél a túláramvédő berendezésnél az I₂ nagy vizsgálóáram hányszor nagyobb, mint az I_n névleges áram (I₂ = x · I_n).

Példa

A fenti példában x = 1,65. Ez azt jelenti, hogy a túláramvédő berendezés névleges áramának nem szabad olyan nagynak lennie, mint a vezeték I_Z áramterhelhetőségének, hanem csak:

I_n ≤ I_Z · 1,45 / 1,65 = 0,88 · I_Z

A túláramvédő berendezés névleges árama ebben a példában maximum 88%-a lehet a kábel (vezeték) áramterhelhetőségének.

Mi a helyzet a teljesítménykapcsolókkal? Alapjában véve hasonló:

ha I₂ ≤ 1,45 I_n, akkor a 2. feltétel mindig teljesül,
ha I₂ > 1,45 I_n, akkor a (*), azaz az előzőekben ismertetett korrekciós számítást kell alkalmazni.

 

Összefoglalás

A két feltétel túláramvédelemnél így hangzik:

• 1. feltétel: I_b ≤ I_n ≤ I_Z,
• 2. feltétel: I₂ ≤ 1,45 · I_Z.

Hozzátehető még:

• ha a túláramvédő berendezés I₂ nagy vizsgálóáramára teljesül, hogy I₂ ≤ 1,45 · I_n, akkor csak az első feltételre kell ügyelni,
• a szokásos túláramvédő berendezéseknél – mint az olvadóbiztosítók (gl vagy gG) vagy a kismegszakítók (B vagy C típus) – csak az első feltételt kell figyelembe venni, mert teljesül az I₂ ≤ 1,45 · I_Z előírás.

Az olvadóbiztosítókról szóló termékszabvány rendelkezéseiben az I₂ nagy vizsgálóáram 1,6 · I_n-re van megadva, ami 60%-os túláramot engedne meg 1 órára, és ezért a (*) azaz az előzőekben ismertetett korrekciós számítást kell alkalmazni.

A túláramvédő berendezések gyártói termékeiket beépített állapotban is tesztelik, és rámutatnak, hogy a biztosítók és a kismegszakítók ebben az esetben az I₂ ≤ 1,45 · I_n összefüggést mutatják.

Alapjában ez az összefüggés csak egy elosztó meghatározott feltételeire vonatkozik. Mégis kételkedni kell ebben, különösen I_n ≥ 63 A biztosítóknál (de alapjában kisebb névleges áramoknál is), néhány alkalmazási területen. Például, ha a biztosító külön van egy kiselosztóban, esetleg fűtetlen helyiségben, vagy ebben a kiselosztóban csak kevés beépítés van, nem lehet abból kiindulni, hogy a nagy vizsgálóáramra vonatkozó feltétel be van tartva. Az ilyen különleges esetekben a létesítőnek egyeznie kell a gyártóval, hogy a megfelelő választást megtalálja. Vagy rögtön a nagyobb biztonságot választja, nagyobb I₂ vizsgálóáramot tételez fel és alkalmazza a fent megadott átszámítást, így gondoskodik a kielégítő biztonságról. Olvadóbiztosítóknál rendszerint: I₂ = 1,6 · I_n