Kisfeszültségű vezetékek méretezése

A kisfeszültségű hálózatok feladata a fogyasztók villamos energiával való ellátása.
A vezetékek feladatának ellátásában fontos szerepe van az energiaszolgáltatás minôségét, biztonságát és gazdaságosságát meghatározó tényezőknek. A kisfeszültségű vezetékeket ezért méretezni és ellenôrizni kell, hogy eleget tesznek-e az előbb említett követelményeknek. A tapasztalatok alapján rövidebb vezetékszakaszokat csak melegedésre, a hosszabbakat (általában 200m felett) feszültségesésre méretezzük.

1. Feszültségesésre való méretezés

Az egyen- és váltakozó feszültségen történő energiaszállításnál a vezetékek hatásos ellenállásán feszültségesés jön létre. Az épületen belüli különböző jellegű kisfeszültségű elosztóvezetékeken a megengedett, egyben a méretezés alapjául szolgáló feszültségesés szokásos értékei:

Háztartásokban

• Világítási hálózat: 2%
• Egyéb fogyasztó: 3%

Ipari fogyasztóknál

• Világítási hálózat: 2%
• Egyéb fogyasztó: 3-5%

A vezetékek feszültségesésre való méretezésének menete a következő:

1. Kiszámítjuk a fogyasztók teljesítményfelvételét. A motorok adattábláján, a motor tengelyén leadott (Ph) teljesítményt adják meg. Ez a motor hatásfoka miatt mindig kisebb a felvett teljesítménynél, mert a motorban az energiaátalakítás folyamán veszteségek keletkeznek. A hatásfok értékét ƞ= Ph/Pf képlet fejezi ki, ebbôl a felvett teljesítmény Pf =Ph/ƞ

2. A felvett teljesítménybôl a hálózatot terhelő áramerősség a következő módon számítható ki:
Egyenáramú rendszer esetében:
I =Pf/U
Egyfázisú váltakozó áramú rendszer esetében:
I = Pf/(U*cosφ)
Háromfázisú váltakozó áramú rendszer esetében:
I=P/(√3*Uv*cosφ)
A méretezéshez szükséges hatásos áram:
Ih=I* cosφ

3. A megadott megengedett százalékos feszültségesés (Ɛ) ismeretében kiszámítjuk a megengedett feszültségesés fázisértékének (egy vezetőre jutó) nagyságát.
Egyenáramú és egyfázisú vezeték esetén:
U’e= Ɛ/100*U/2
Háromfázisú vezeték esetén:
Ue = Ɛ/100*Uv/√3

4. A vezetők szükséges keresztmetszetét a terhelő hatásos áram és a megengedett feszültségesés ismeretében az alábbiak szerint határozzuk meg:
Ue =Ih*R=Ih*ƍ*l/A
ebbôl fejezzük ki a keresztmetszetet
A= ƍ/ Ue *Ih*l
majd válasszuk a következô nagyobb A szabványos-t.

5. Behelyettesítve a gyakorlatban leggyakrabban előforduló 3 fázisú váltakozó áramú betáplálásra vonatkozó paramétereket
Ɛ=3%
Uv=400V
ƍréz=0,0174 Ω*mm2/m
ƍalu=0,028 Ω*mm2/m
az alábbi egyszerűsített képletet kapjuk: Aréz=0,0025Ih*l
Aalu=0,004Ih*l

[A]=mm2, [Ih]=A, [l]=m

Jelentős energiaigényű megtáplálások esetén érdemes pontos számítást végezni, amivel elkerülhetô a túlméretezésből eredő többletköltség vagy az alulméretezés következtében fellépô meghibásodás.

2. A vezetékek melegedésre való ellenőrzése

A vezetékek feszültségesésre való méretezésénél kiszámított, illetve kiválasztott szabványos vezető keresztmetszetet melegedésre mindig ellenőrizni kell. A melegedére történô ellenőrzésnél azonban mindig a teljes (látszólagos) áramot kell figyelembe venni. A gyakorlatban a vezetékek melegedésre való méretezése nem számítással, hanem terhelési táblázatokkal történik. A táblázatban a vezetékek terhelhetôsége három: A, B és C terhelési csoportban van megadva. Az alapterhelés 25 °C környezeti hômérsékleten értendô, egymás mellett legfeljebb három vezeték van és 10 mm-es környezetben védőcső, vezetékcsatorna, kábel, kábelszerű vezeték nincs.

A terhelési csoportok:

A csoport: egyszerű vezeték, vakolat alatti védôcsőbe húzva; 5 dbegyszerû vezeték, szabadon szerelt védőcsőben, vezetékcsatornában; 9 db egyszerű vezeték kötegelve szerelt állapotban.

B csoport: vakolatba fektetett vagy falra ragasztott vezeték, 5 db egyszerű vezeték, szabadon szerelt védőcsőben, vezetékcsatornában, ha 10 mm távolságra több védőcső vagy csatorna halad párhuzamosan.

C csoport: egyszerű vezeték szabadon szerelve.

A terhelési táblázatból megnézzük, hogy a szóban forgó vezeték keresztmetszete mekkora árammal terhelhető. Ha nem felel
meg, akkor azt a hozzá legközelebb álló, nagyobb szabványos keresztmetszetű vezetőt kell választani, amely melegedés szempontjából is megfelelő. Ezt az ellenôrzést minden esetben el kell végezni.

 

A vezető keresztmetszete mm2	Megengedett terhelés A						Biztosító betétek A
	A csoport		B csoport		C csoport
	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al
1,5	16	13	20	17	25	22	10
2,5	21	16	27	21	34	27	16
4	27	21	36	29	45	35	20
6	35	27	47	37	57	45	25
10	48	36	65	51	78	61	35
16	63	51	87	68	104	82	50
25	83	65	115	90	137	107	63
35	110	86	143	112	168	132	80
50	140	110	178	140	210	165	100
70	175	140	220	173	260	205	125
95	215	175	265	210	310	245	160
120	255	205	310	245	365	285	200
150	295	235	355	280	415	330	250
185	340	270	405	320	475	375	315
240	400	300	480	380	560	440	400
300	470	375	555	435	645	510	500