Προστασια αγωγων απο υπερφορτισεις και υπερεντασεις ρευματος

Υπερφόρτιση ενός κυκλώματος είναι η αύξηση του ρεύματος κανονικής λειτουργίας του μέχρι και 40 % για κάποιο χρονικό διάστημα, χωρίς να εμφανίζεται σφάλμα μόνωσης στους αγωγούς τροφοδοσίας. Βραχυκύκλωμα είναι η αύξηση του ρεύματος  σε πολύ υψηλή τιμή, εξαιτίας του μηδενισμού της σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος. Η δυσμενέστερη περίπτωση  είναι όταν ενεργός αγωγός  έρχεται σε άμεση επαφή με άλλο ενεργό αγωγό ή με τον ουδέτερο αγωγό ή με τον αγωγό προστασίας του κυκλώματος. Το βραχυκύκλωμα αυτό προκαλεί τη μεγαλύτερη ένταση ρεύματος στο κύκλωμα, άρα και τη μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση των μονώσεων των αγωγών.

Τα ηλεκτρικά κυκλώματα πρέπει να προστατεύονται με διατάξεις αυτόματης διακοπής της τροφοδότησης σε περίπτωση υπερφορτίσεων ή βραχυκυκλωμάτων.

Οι διατάξεις προστασίας που χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα Χαμηλής Τάσης είναι:

• Οι ασφάλειες τήξης
• Οι αυτόματοι διακόπτες

Ασφάλειες τήξης

Στις ασφάλειες τήξης η διακοπή του κυκλώματος προκαλείται από την τήξη ενός χάλκινου  σύρματος ή ταινίας, που βρίσκεται μέσα σε σκόνη χαλαζία, που ονομάζεται «τηκτό» ή «νήμα». Αυτό έχει υπολογιστεί ώστε να αντέχει το ονομαστικό ρεύμα για το οποίο έχει κατασκευαστεί. Αν περάσει ρεύμα μεγαλύτερο τότε ύστερα από κάποιο χρονικό διάστημα, που προσδιορίζεται από τις καμπύλες χρόνου ενεργοποίησης-ρεύματος βραχυκύκλωσης ή υπερφόρτισης, λιώνει το νήμα και διακόπτεται το κύκλωμα τροφοδοσίας.

Κατασκευαστικά οι ασφάλειες τήξης αποτελούνται από τέσσερα μέρη:

• Πώμα: Βιδώνεται στην ασφαλειοθήκη και έτσι συγκρατεί το φυσίγγι στη θέση του.

• Φυσίγγι: Περιέχει το νήμα και ένα χρωματισμένο δείκτη με χρώμα ανάλογο του ονομαστικού ρεύματος  της ασφάλειας. Ο δείκτης μένει στη θέση του όσο το νήμα δεν έχει καεί. Το φυσίγγι κατασκευάζεται από πορσελάνη και στο εσωτερικό φέρει άμμο χαλαζία

• Μήτρα: Τοποθετείται ανάμεσα στο φυσίγγι και την βάση. Έχει συγκεκριμένη εσωτερική διάμετρο, αντίστοιχη για κάθε φυσίγγιο. Σκοπός της είναι να εμποδίζεται η τοποθέτηση φυσιγγίου μεγαλύτερου ονομαστικού ρεύματος σε βάση που προορίζεται για μικρότερο ρεύμα.

• Ασφαλειοθήκη ή βάση: Στερεώνεται πάνω στον πίνακα και στο εσωτερικό της εφαρμόζεται το υσίγγιο. Ο αγωγός παροχής συνδέεται στη μήτρα.

Τα χαρακτηριστικά μεγέθη των ασφαλειών τήξης είναι:

(α) το ονομαστικό ρεύμα διακοπής. Είναι η μέγιστη τιμή του ρεύματος για να μη καταπονηθεί η μόνωση του αγωγού. Τυποποιημένες  εντάσεις 1, 2, 3, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125Α

(β)  η ονομαστική τάση λειτουργίας (π.χ 500 V)

(γ) οι χαρακτηριστικές καμπύλες  χρόνου- ρεύματος από τις οποίες προκύπτουν οι χρόνοι στους οποίους επέρχεται η τήξη του σύρματος για διάφορες τιμές υπερέντασης Οι χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου-ρεύματος των μέσων διακοπής και

δ) η ικανότητα διακοπής, δηλαδή το μέγιστο ρεύμα σε kA που μπορούν να διακόψουν χωρίς βλάβη.

Η ασφάλεια μπαίνει πάντα στον αγωγό της φάσης, στην αρχή του κυκλώματος που προστατεύει. Δεν επιτρέπεται να τοποθετηθεί στον αγωγό προστασίας (γείωσης) ή στον ουδέτερο.

Οι τύποι των ασφαλειών τήξης είναι:

• Ασφάλειες Diazed ή τύπου D. Μεγάλες βιδωτές ασφάλειες με μέγιστο ρεύμα διακοπής 50 kA.

• Ασφάλειες Neozed ή τύπου DO. Μικρές βιδωτές ασφάλειες με μέγιστο ρεύμα διακοπής 25 kA.  οι ασφάλειες NEOZED είναι καταλληλότερες, αφού οι διαστάσεις των βάσεων τους ταιριάζουν με το μέγεθος (κατά DIN) των μικροαυτομάτων (πλάτος  18 mm ) που τοποθετούνται στις ράγες πινάκων.

• Μαχαιρωτές ασφάλειες NH (Niederspannung-Hochleistungssicherungen) ή HRC (High Rupture Capacity). Πρόκειται για ασφάλειες ισχύος Χαμηλής Τάσης με ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής 100 kA. 

• Μικροασφάλειες συσκευών τύπου G. Πρόκειται για μικρές κυλινδρικές ασφάλειες προστασίας συσκευών. 

Στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων, όταν τα αναμενόμενα ρεύματα σφάλματος δεν ξεπερνούν τα 50 kA χρησιμοποιούνται ασφάλειες τύπου D και D0. Όταν το ρεύμα  σφάλματος  είναι μεγαλύτερο των 50 kA χρησιμοποιούνται μαχαιρωτές ασφάλειες τύπου ΝΗ.

Οι ασφάλειες τήξης χαρακτηρίζονται με δύο γράμματα.

το πρώτο γράμμα δηλώνει την περιοχή ρευμάτων προστασίας των γραμμών της εγκατάστασης.

το δεύτερο γράμμα υποδηλώνει το είδος της εγκατάστασης

1ο	g	πλήρης προστασία σε όλη την περιοχή ρευμάτων
	a	μερική προστασία, διακόπτουν ρεύματα με τιμές μόνο πάνω ένα καθορισμένο πολλαπλάσιο της ονομαστικής έντασης. Παρέχουν προστασία μόνο έναντι βραχυκυκλωμάτων.
2o	L	γραμμές, καλώδια
	G	γενική χρήση
	M	κινητήρες
	R	ημιαγωγοί
	B	εγκαταστάσεις ορυχείων
	Tr	μετασχηματιστές

Παραδείγματα :

• aG: πλήρης προστασία στη γενική χρήση
• gL: πλήρης προστασία για γραμμές. εξασφαλίζουν προστασία των γραμμών τόσο σε υπερφόρτιση όσο και σε βραχυκυκλώματα
• aΜ: μερική προστασία για υψηλά ρεύματα για κινητήρες. Λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα βραχυκύκλωσης αλλά δεν διακόπτουν τον κινητήρα κατά την εκκίνησή του, όπου για σύντομο χρονικό διάστημα, απορροφά μεγαλύτερη ένταση ρεύματος από την ονομαστική του.

Μέγεθος φυσιγγίων ασφαλείας DIAZED	Μέγεθος βάσεων ασφαλείας NEOZED	Ονομαστικό ρεύμα σε Α	Αναγνωριστικό χρώμα
D II (E27)	D01 (E14)	2	Ροζ
>>	>>	4	Καφέ
>>	>>	6	Πράσινο
>>	>>	10	Κόκκινο
>>	>>	16	Γκρι
>>	D02 (E18)	20	Μπλε
>>	>>	25	Κίτρινο
D III (E33)	>>	35	Μαύρο
>>	>>	50	Άσπρο
>>	>>	63	Χρυσό
D IV	D03	80	Ασημί
>>	>>	100	Κόκκινο

Τοποθετούνται:

• Στην αρχή κάθε ηλεκτρικής γραμμής μετά από τους διακόπτες
• Στη διακλάδωση αγωγών με μικρότερη διατομή
• Σε κεντρικές διακλαδώσεις

Δεν τοποθετούνται:

• Σε αγωγούς γείωσης
• Στον ουδέτερο αγωγό
• Σε διακλαδώσεις εναέριων αγωγών και υπόγειων καλωδίων

Αυτόματοι διακόπτες

Οι αυτόματοι διακόπτες είναι διακόπτες ισχύος που ανοίγουν αυτόματα το κύκλωμα που προστατεύουν, όταν το ρεύμα υπερβεί μια ορισμένη τιμή, εντός καθορισμένου χρόνου.

Κυριότερα είδη αυτόματων διακοπτών είναι:

• μικροαυτόματοι γραμμών (Miniature Circuit Breakers)
• αυτόματοι προστασίας συσκευών
• διακόπτες ισχύος
• αυτόματοι διακόπτες κινητήρων

Η προστασία  αγωγών και καλωδίων στις ΕΗΕ επιτυγχάνεται συνήθως με μικροαυτόματους διακόπτες.

Οι μικροαυτόματοι ονομάζονται και αυτόματες ασφάλειες. Εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην δεκαετία του 1960, η πρώτη τους εφαρμογή ήταν η αντικατάσταση των ασφαλειών τήξης στους οικιακούς πίνακες.

Οι αυτόματοι διακόπτες αποτελούνται:

• από τις επαφές με το θάλαμο σβέσης του ηλεκτρικού τόξου, που δημιουργείται κατά το άνοιγμα των επαφών
• το θερμικό στοιχείο προστατεύει μια γραμμή ή συσκευή από παρατεταμένη υπερφόρτιση, η οποία μπορεί να προκαλέσει επικίνδυνη αύξηση της θερμοκρασίας.
• το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο ή στοιχείο ακαριαίας λειτουργίας, προστατεύει τη γραμμή ή συσκευή από υπερβολική μηχανική και θερμική καταπόνηση, που προκαλείται από ισχυρά ρεύματα βραχυκύκλωσης.

Οι μικροαυτόματοι διατίθενται σε διαφορετικές χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος.

Χαρακτηριστική	B	C	D
εφαρμογές	γραμμές φωτισμού και ωμικά φορτία	ωμικά και ελαφρώς επαγωγικά φορτία	γραμμές διανομής βιομηχανικών εγκ. με πολύ υψηλά κρουστικά ρεύματα (επαγωγικά-χωρητικά)
Θερμικό στοιχείο (αντίδραση)	Αργή 1,13 -1,14 Ιον	Αργή 1,13 -1,14 Ιον	Αργή 1,13 -1,14 Ιον
Μαγνητικό στοιχείο (αντίδραση)	Γρήγορη 3,00 -5,00 Ιον	Μέση 5,00-10,00 Ιον	Πολύ αργή 10-20 Ιον

Χαρακτηριστική	K	Z
εφαρμογές	κινητήρες, λαμπτήρες & ηλεκτρονικό μπάλαστ, κλιματιστικά	Ημιαγωγοί, ιδιαίτερα ευαίσθητες ηλεκτρονικές συσκευές
Θερμικό στοιχείο (αντίδραση)	Γρήγορη 1,05 -1,2 Ιον	Γρήγορη 1,05 -1,2 Ιον
Μαγνητικό στοιχείο (αντίδραση)	Αργή 10-14 Ιον	Πολύ Γρήγορη 2,00 -3,00 Ιον

Στον οριζόντιο άξονα προσδιορίζουμε το πολλαπλάσιο της ονομαστικής έντασης του μικροαυτόματου. Στο σημείο αυτό χαράζουμε κάθετη στον οριζόντιο άξονα. Από το σημείο τομής της με τη χαρακτηριστική χαράσσουμε παράλληλη στον οριζόντιο, η οποία προσδιορίζει το χρόνο διακοπής στον κατακόρυφο άξονα 

 

 

Επιλογική συνεργασία

Επιλογική συνεργασία δύο ή περισσότερων διαδοχικών διακοπτικών μέσων επιτυγχάνεται όταν σε περίπτωση σφάλματος επεμβαίνει και αποζεύει το πλησιέστερο προς το σφάλμα διακοπτικό μέσο. Εάν αυτό αποτύχει, τότε πρέπει να αναλάβει τη διακοπή του κυκλώματος το επόμενο μέσο προστασίας κοκ.

Περισσότερα...

Επιλογη διατομης αγωγων μονοφασικων γραμμων

ΜΕ ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΤΗΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

Μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα είναι το μεγαλύτερο ρεύμα που μπορεί να διαρρέει συνεχώς και υπό δεδομένες συνθήκες έναν αγωγό χωρίς η θερμοκρασία του να υπερβεί μια προδιαγεγραμμένη τιμή.

Η μέγιστη επιτρεπόμενη ένταση εξαρτάται από τρείς παράγοντες:

• Από τη διατομή του αγωγού
• Από το είδος της μόνωσής του
• Από τις συνθήκες τοποθέτησης και λειτουργίας του.

Σύμφωνα με το πρότυπο του ΕΛΟΤ HD384 οι τιμές των μέγιστων επιτρεπόμενων ρευμάτων σε ηλεκτρικές γραμμές που αποτελούνται από αγωγούς με μόνωση από Χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC), Πολυαιθυλένιο διασταυρωμένου δεσμού (XLPE) και Ελαστικό αιθυλενιοττροπυλένιο (EPR), δίνονται από τους πίνακες 52-Κ1 και 52-Κ2. Οι τιμές που δίνονται στους παραπάνω πίνακες διορθώνονται βάσει των συντελεστών διόρθωσης των πινάκων 52-Δ1 και 52-Ε1  ανάλογα τον τρόπο όδευσης των καλωδίων και τις συνθήκες του περιβάλλοντος.

Για οποιεσδήποτε συνθήκες περιβάλλοντος οι τιμές των πινάκων 52-Κ1, 52-Κ2 θα πρέπει να πολλαπλασιαστούν με τους συντελεστές διόρθωσης του πίνακα 52-Δ1.

Τα καλώδια θεωρούμε ότι είναι τοποθετημένα μόνα τους στον αέρα ή στο έδαφος με επαρκείς συνθήκες αερισμού. Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση τοποθέτησης των καλωδίων σε ομάδες ή με τέτοιο τόπο που να επηρεάζονται μεταξύ τους οι τιμές των πινάκων 52-Κ1, 52-Κ2 θα πρέπει να πολλαπλασιαστούν με τους συντελεστές διόρθωσης του πίνακα 52-Ε1.

Για να εξασφαλίσουμε ότι η θερμοκρασία των αγωγών δεν θα φθάνει σε επικίνδυνες τιμές, η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τους αγωγούς  πρέπει να είναι πάντοτε μικρότερη από το Μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα.

Η διαδικασία επιλογής της διατομής ενός μη υπόγειου αγωγού ή καλωδίου, αποτελείται από τα παρακάτω βήματα:

Βήμα 1: Υπολογισμός του ρεύματος  φορτίου Ιφ=P/Uσυνφ

Βήμα 2: Προσδιορισμός του τρόπου της εγκατάστασης του αγωγού ή καλωδίου (π.χ. εντός εντοιχισμένου ηλεκτρολογικού σωλήνα, ή  σε σχάρα διέλευσης καλωδίων ή απευθείας επίτοιχα κ.λ.π.)

Βήμα 3: Προσδιορισμός του συντελεστή διόρθωσης Δ1, ανάλογα με την θερμοκρασία του περιβάλλοντος εγκατάστασης και του υλικού μόνωσης του αγωγού.

Βήμα 4: Προσδιορισμός συντελεστή διόρθωσης Ε1, για ομαδοποιημένα, συνωστισμένα καλώδια με τυχαίο τρόπο, εντός του ίδιου ηλεκτρολογικού σωλήνα ή καναλιού διανομής, ή απευθείας πάνω στο δομικό υλικό ή πάνω στον ίδιο φορέα ή  σε  στρώση όταν πρόκειται για μη διάτρητο κανάλι διανομής.

Βήμα 5: Υπολογισμός ενός ρεύματος Iμ= Iφ /(Ε1 x Δ1)

Βήμα 6: Από τους πίνακες Κ1 ή Κ2 και ανάλογα με τον τύπο της εγκατάστασης του αγωγού ή του καλωδίου, το μονωτικό και το αγώγιμο υλικό του και το πλήθος των ενεργών αγωγών,
προσδιορίζεται η διατομή με ικανότητα μεταφοράς ρεύματος Ιτ>Iμ.

ΜΕ ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΤΗΝ ΠΤΩΣΗ ΤΑΣΗΣ

Η πτώση τάσης παρουσιάζεται στις τροφοδοτικές γραμμές των συσκευών κατανάλωσης γιατί έχουν μεγάλο μήκος. Η πτώση τάσης σύμφωνα με τους παλαιούς ΚΕΗΕ ήταν 1% σε δίκτυο φωτισμού και 3% σε δίκτυο κίνησης. Με την ισχύ του ΕΛΟΤ HD 384, που αποτελεί το ισχύοντα ΚΕΗΕ, η επιτρεπόμενη πτώση τάση είναι 4% για όλες τις περιπτώσεις.

H σχέση η οποία μας δίνει την πτώση τάσης σε μονοφασική γραμμή είναι: ΔU=2ρ L I συνφ/s

Όπου:

Δυ= πτώση τάσης σε Volt.

ρ= ειδική αντίσταση του αγωγού σε Ω mm/m. Για τον χαλκό ρ= 0,018Ωmm/m.

L= το μήκος του αγωγού σε m.

Ι= η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό σε Αμπερ.

συνφ= ο συντελεστής ισχύος του φορτίου (για φωτισμό συνφ=1).

s= η διατομή του αγωγού σε mm.

Ελέγχουμε τη διατομή που υπολογίσαμε αν μας καλύπτει ως προς την πτώση τάσης. Αν η πτώση τάσης που υπολογίσαμε είναι μικρότερη από 9,2 volt οριστικοποιούμε τη διατομή. Αν η πτώση τάσης είναι μεγαλύτερη από 9,2 volt επιλέγουμε την αμέσως μεγαλύτερη.

Περισσότερα...

ΠΙΝΑΚΑΣ 52-Ε1 (ΕΛΟΤ HD-384)

Συντελεστές διόρθωσης για την ομαδοποίηση περισσότερων από ένα κυκλωμάτων ή περισσότερων από ένα πολυπολικών καλωδίων σε επαφή ή σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Εφαρμόζονται για τη διόρθωση των τιμών του μεγίστου επιτρεπόμενου ρεύματος που στους Πίνακες 52-Κ1 και 52-Κ2.

1. Αυτοί οι συντελεστές εφαρμόζονται σε ομοιόμορφες ομάδες ισοφορτισμένων καλωδίων
2. Όταν η οριζόντια απόσταση γειτονικών καλωδίων υπερβαίνει το διπλάσιο της διαμέτρου τους δεν απαιτείται καμία διόρθωση.
3. Οι ίδιοι συντελεστές χρησιμοποιούνται για: ομάδες δύο ή τριών μονοπολικών καλωδίων και πολυπολικά καλώδια.
4. Αν ένα σύστημα περιλαμβάνει διπολικά και τριπολικά καλώδια, το συνολικό πλήθος των καλωδίων λαμβάνεται ως πλήθος κυκλωμάτων και ο αντίστοιχος συντελεστής πολλαπλασιάζεται επί τις τιμές του μέγιστου επιτρεπόμενου ρεύματος που δίνονται από τους Πίνακες για διπολικά και για τριπολικά καλώδια αντιστοίχως.
5. Αν μια ομάδα αποτελείται από ν μονοπολικά καλώδια μπορεί να θεωρηθεί είτε ως ν/2 κυκλώματα δύο φορτιζόμενων αγωγών είτε ως ν/3 κυκλώματα τριών φορτιζόμενων αγωγών.

Περισσότερα...

ΠΙΝΑΚΑΣ 52-Δ1 (ΕΛΟΤ HD-384)

Συντελεστές διόρθωσης για θερμοκρασία περιβάλλοντος διαφορετική των 30°C Εφαρμόζονται για τη διόρθωση των τιμών του μεγίστου επιτρεπόμενου ρεύματος που δίνονται στους Πίνακες 52-Κ1, και 52-Κ2.

Δίνει τους συντελεστές διόρθωσης με τους οποίους πρέπειν να πολλαπλασιάζονται οι τιμές των πινάκων 52-Κ1 και 52-Κ2 ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Περισσότερα...

ΠΙΝΑΚΑΣ 52-Κ2 (ΕΛΟΤ HD-384)

Μέγιστα επιτρεπόμενα ρεύματα (σε Α) ηλεκτρικών γραμμών με καλώδια στον αέρα (σε απόσταση από τοίχους ή άλλα δομικά υλικά) με μόνωση από PVC ή EPR ή XLPE.

Ο πίνακας αφορά κυρίως τις ηλεκτρικές γραμμές των βιομηχανικών ή παρόμοιων εγκαταστάσεων, όταν αυτές οι γραμμές αποτελούνται από καλώδια τοποθετημένα κατά τρόπο που να είναι ελεύθερη η κυκλοφορία του αέρα γύρω τους.

Αφορά ηλεκτρικές γραμμές με μονοπολικά ή πολυπολικά καλώδια, με μόνωση PVC, EPR, XLPE στις οποίες η απαγωγή θερμότητας δεν επηρεάζεται από τοίχο ή άλλα δομικά στοιχεία. Η απόσταση από τον πλησιέστερο τοίχο είναι μεγαλύτερη ή ίση προς 0,3D, όπου D η εξωτερική διάμετρος της γραμμής.

Περισσότερα...

Πίνακας 52-Κ1 (ΕΛΟΤ HD-384)

Μέγιστα επιτρεπόμενα ρεύματα (σε Α) χωνευτών και επιτοίχιων (ορατών) ηλεκτρικών γραμμών με μόνωση από PVC ή EPR ή XLPE

Ο πίνακας αφορά κυρίως τις ηλεκτρικές γραμμές σε κατοικίες, γραφεία, καταστήματα και παρόμοια κτίρια, καθώς και τις ηλεκτρικές γραμμές βιομηχανικών εγκαταστάσεων μικρής σχετικά ισχύος.

Αφορά ηλεκτρικές γραμμές με μονωμένους αγωγούς ή με πολυπολικά καλώδια. με μόνωση απά PVC ή EPR ή X.LPE, στις οπαίες η απαγωγή θερμότητας επηρεάζεται από τους τοίχους ή άλλα δομικά στοιχεία. Οι γραμμές είναι είτε εντοιχισμένες (χωνευτές), είτε επιτοίχιες (ορατές),είτε τοποθετημένες μέσα σε κοιλότητες της κατασκευής του κτιρίου, σε αυλάκια δαπέδου κλπ.

Οι τοίχοι θεωρούνται θερμομονωμένοι και σε περίπτωση εντοιχισμού, η γραμμή θεωρείται άτι είναι τοποθετημένη μέσα ή αμέσως κάτω από το επίχρισμα. Η θερμική αγωγιμότητα του επιχρίσματος θεωρείται ότι είναι 10 W/m²K. Στην περίπτωση της επιτοίχιας τοποθέτησης η γραμμή είναι είτε σε επαφή με τον τοίχο είτε σε απόσταση από αυτόν μικρότερη από 0,3D όπου D η εξωτερική  διάμετρός της.

Περισσότερα...