3 Nr 160 Prof. dr hab. inÅ¼. Henryk MARKIEWICZ Instytut ... - Redinpe

Prof. dr hab. inż. Henryk MARKIEWICZ 

Instytut Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej 

Instalacje elektryczne 

KRYTERIA WYMIAROWANIA INSTALACJI ELEKTRYCZNYCH 

1. Wstęp 

Instalacje elektryczne, tak jak każdy obiekt inżynierski, powinny być zaprojektowane 

i zrealizowane zgodnie z wymogami właściwych przepisów i norm oraz stanem 

wiedzy technicznej, w sposób zapewniający wieloletnią i bezpieczną ich eksploatację. 

Prawo budowlane wymaga, aby każdy obiekt budowlany, w tym budynki wraz 

z różnorodnymi instalacjami i urządzeniami były zaprojektowane, zbudowane i utrzymane 

zgodnie z odpowiednimi: 

·przepisami techniczno-budowlanymi, 

·polskimi normami, 

·zasadami wiedzy technicznej, zapewniającymi między innymi: 

-bezpieczeństwo ludzi i mienia, 

-warunki użytkowe zgodne z przeznaczeniem obiektu, 

-racjonalne wykorzystanie energii, 

-warunki zdrowotne, 

-ochronę środowiska. 

Spośród wielu przepisów techniczno-budowlanych oraz różnorodnych norm najbardziej 

istotnymi aktualnie aktami dotyczącymi instalacji elektrycznych w budynkach 

o różnorodnym przeznaczeniu są: 

·Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 IV 2002 r. wraz z późniejszymi 

uzupełnieniami w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać 

budynki i ich usytuowanie, 

·wieloarkuszowa norma PN-EN 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych, 

·norma N-SEP-E-002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje 

elektryczne w budynkach mieszkalnych. Podstawy planowania. 

W „Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” 

w części dotyczącej instalacji elektrycznej podaje się m.in. następujące wymagania: 

§ 183. 1. W instalacjach elektrycznych należy stosować: 

·złącza instalacji elektrycznej budynku, umożliwiające odłączenie od sieci zasilającej 

i usytuowane w miejscu dostępnym dla dozoru i obsługi oraz zabezpieczone 

przed uszkodzeniami, wpływami atmosferycznymi, a także ingerencją 

osób niepowołanych, 

·oddzielny przewód ochronny i neutralny, w obwodach rozdzielczych i odbiorczych, 

·urządzenia ochronne różnicowoprądowe lub odpowiednie do rodzaju i przeznaczenia 

budynku bądź jego części, inne środki ochrony przeciwporażeniowej, 

Nr 160 

3


·wyłączniki nadprądowe w obwodach odbiorczych, 

·zasadę selektywności (wybiórczości) zabezpieczeń, 

·przeciwpożarowe wyłączniki prądu, 

·połączenia wyrównawcze główne i miejscowe, łączące przewody ochronne 

z częściami przewodzącymi innych instalacji i konstrukcji budynku, 

·zasadę prowadzenia tras przewodów elektrycznych w liniach prostych, równoległych 

do krawędzi ścian i stropów, 

·przewody elektryczne z żyłami wykonanymi wyłącznie z miedzi, jeżeli ich 

przekrój nie przekracza 10 mm 

2, 

·urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej. 

Instalacje elektryczne w budynkach wybudowanych do roku 1990 zostały zrealizowane 

przy następujących ustaleniach wynikających z wymogów ustalonych w Przepisach 

Budowy Urządzeń Elektrycznych: 

·moc zapotrzebowana przyjmowana na jedno mieszkanie wieloizbowe wynosiła: 

-500 W na izbę, lecz nie mniej niż 2 kW na mieszkanie w budynkach 

wzniesionych przed rokiem 1977, 

*) 

-1 kW na izbę, lecz nie mniej niż 4 kW na mieszkanie w budynkach 

wzniesionych w roku 1977 i później. *) 

·powszechne stosowanie przewodów o żyłach aluminiowych, 

·niewielkie przekroje przewodów, wynoszące na ogół: 

-1,5 mm 

2 

w obwodach oświetleniowych, a w niektórych mieszkaniach 

również w obwodach gniazd wtyczkowych, 

-2,5 mm 

2 

w obwodach gniazd wtyczkowych, w mieszkaniu projektowano 

tylko jeden taki obwód, 

-w budynkach 11-kondygnacyjnych WLZ wykonane często przewodami 

3×ADY10 + ADY6; po roku 1977 zwiększono przekroje WLZ, stosując 

przewody 4×ALY16 lub nawet w sporadycznych przypadkach 4×ALY25, 

-w budynkach 5-kondygnacyjnych WLZ wykonane jest najczęściej przewodami 

4×ADY10 lub 3×ADY10 + ADY6, rzadziej przewodami 4×DY6. 

Instalacje elektryczne wykonane zgodnie z podanymi tu ustaleniami z trudem 

wykonywały swoje zadania już w chwili ich realizacji, pomimo bardzo skromnego 

wyposażenia ówczesnych mieszkań w urządzenia i sprzęt elektryczny. Obecnie suma 

mocy znamionowych urządzeń elektrycznych w wielu mieszkaniach wynosi 30 i więcej 

kilowatów. Praktycznie nigdy nie są one wszystkie jednocześnie włączone, a mimo 

to często dochodzi do przeciążeń i działania zabezpieczeń przeciążeniowych. Zaradni 

użytkownicy wymieniają wtedy wkładki bezpiecznikowe na większe lub je „watują”. 

Skutkuje to tym, że instalacje takie nie mają żadnych zabezpieczeń przeciążeniowych 

i przez to może dochodzić do ich przeciążeń, co powoduje z kolei szybkie zużywanie 

się instalacji, a niekiedy i pożary. Stan techniczny instalacji elektrycznych w większości 

budynków wybudowanych do roku 1990 jest z reguły niezadowalający i instalacje 

te powinny być stopniowo modernizowane. 

*) w budynkach zgazyfikowanych 

4


2. Jakość energii elektrycznej i pewność zasilania 

Jakość energii elektrycznej to zbiór warunków, które umożliwiają funkcjonowanie 

urządzeń i systemów elektrycznych zgodnie z przeznaczeniem bez widocznej 

utraty cech funkcjonalnych i trwałości. Jakość energii elektrycznej jest charakteryzowana 

wieloma parametrami, takimi jak: wartość napięcia znamionowego, zmianami 

i szybkimi zmianami napięcia, zapadami napięcia, zawartością wyższych harmonicznych 

w napięciu, niesymetrią napięcia, przepięciami o częstotliwości bliskiej przemysłowej 

i udarowymi, krótkimi i długimi przerwami zasilania. Dopuszczalne odstępstwa 

od wartości znamionowych napięcia w odniesieniu do przeciętnych odbiorców określa 

norma PN-EN 50160. 

do w artości 

napię ci a 

pr z ew odow ego 

do 6 kV 

+10% 

100% 

-10% 

Napięcie zasilające U RMS 

1% 

Napięcie znamionowe 

(deklarowane) 

Zmiany napięcia 

zasilającego 

Szybkie zmiany 

napięcia 

Migotanie światła 

Zapad napięcia 

< ± 10 % 

95% tygodnia 

Przepięcia przejściowe 

przez 

< ± 5 %, a kilka razy 

ciągu dnia < ± 10 % 

w 

P lt 1% i < 90 % 

U RMS 

< 3 min 

U RMS 3 m i n 

do kilku 

sekund 

Krótka przerwa 

w zasilaniu 

Długa przerwa 

w zasilaniu 

od 1 ms do 

kilku sekund 

Przepięcia dorywcze 

o częstotliwości sieciowej 

U 

1,1 U A 

U A 

0,9 U A 

z a k r e s d o p u s z c z a l n y c h z m i a n n a p i ę c i a 

z a s i l a j ą c e g o , 9 5 % s p o ś r ó d 1 0 - m i n u t o w y c h 

p r ó b e k t y g o d n i o w e g o p o m i a r u 

U n 

zapad napięci a, Dt > 10 m s 

t 

krótka 

przerw a 

w zas il aniu 

Dt < 3 m in 

Rys. 1. Graficzna ilustracja parametrów napięcia zasilającego 


5


2.1. Potrzeba rezerwowego zasilania i klasyfikacja odbiorców z punktu widzenia niezawodności 

zasilania 

Rezerwowe zasilanie odbiorców nabiera coraz większego znaczenia w eksploatacji 

urządzeń i instalacji elektrycznych, co jest spowodowane głównie przez: 

a) wymóg ciągłości zasilania wielu urządzeń elektrycznych, warunkujący bezpieczeństwo 

ludzi oraz poprawną pracę urządzeń i poprawny przebieg procesu 

technologicznego, 

b) wysokie koszty przerw produkcyjnych. 

Właściwa ocena potrzeb w zakresie rezerwowego zasilania wymaga rozpoznania 

potrzeb w tym zakresie, co jest związane z odpowiednią klasyfikacją odbiorców. 

W literaturze można wyróżnić dwie odrębne grupy odbiorców z punktu widzenia 

niezawodności zasilania: 

·odbiorcy przemysłowi, 

·odbiorcy komunalni, czyli zasilani z publicznych sieci rozdzielczych, zwykle 

na napięciu nie wyższym od 1 kV. 

Odbiorcy zasilani z publicznych sieci rozdzielczych, nazywani powszechnie odbiorcami 

komunalnymi, to oprócz budynków mieszkalnych większość budynków 

i obiektów użyteczności publicznej, takich jak szpitale, banki, urzędy administracji 

państwowej i samorządowej, kina, teatry, obiekty sakralne, stadiony sportowe, dworce 

kolejowe i lotnicze, obiekty handlowe. W dotychczasowej literaturze krajowej w zasadzie 

brak było jednoznacznej klasyfikacji tej grupy odbiorców w zależności od wymaganej 

pewności zasilania. W tabeli 1 zamieszczono taki podział, ustalony częściowo 

w oparciu o dane podawane w literaturze europejskiej. 

Tabela 1. Podział odbiorców ze względu na niezawodność zasilania 

Kategoria 

Wymagania 

dotyczące 

niezawodności 

Możliwe 

rozwiązanie 

Przykładowi 

odbiorcy 

Kategorie odbiorców energii elektrycznej 

w zależności od stopnia niezawodności zasilania 

I – podstawowa 

II – średnia 

III – wysoka 

IV – najwyższa 

Dopuszczalne stosunkowo 

długie przerwy w zasilaniu, 

rzędu wielu minut. 

Przerwy w zasilaniu nie powinny 

przekraczać kilku 

dziesiątek sekund. 

Przerwy w zasilaniu nie powinny 

przekraczać 1 sekundy. 

Zasilanie bezprzerwowe. 

Niedopuszczalna jest przerwa 

w zasilaniu wybranych 

urządzeń. 

Zasilanie pojedynczą linią 

promieniową z sieci elektroenergetycznej. 

Brak wymogu zasilania rezerwowego. 

Agregat prądotwórczy. 

Oświetlenie awaryjne. 

Dwie niezależne linie zasilające 

z systemu elektroenergetycznego 

i system zasilania 

rezerwowego z pełną 

automatyką sterowania zasilania 

rezerwowego. 

Zasilanie bezprzerwowe ze 

źródła rezerwowego. 

Agregat prądotwórczy przystosowany 

do długotrwałego 

zasilania. 

Domy jednorodzinne na terenach 

wiejskich i w rzadkiej 

zabudowie miejskiej, 

nieduże bloki mieszkalne. 

Wysokie budynki 

mieszkalne. 

Duże hotele, szpitale, stacje 

radiowe i telewizyjne, dworce 

kolejowe i porty lotnicze. 

Wybrane odbiory w obiektach 

wymienionych w kategorii 

III, np. sale operacyjne 

szpitali, systemy komputerowe 

banków, giełdy. 

6


2.2. Metody i środki poprawy niezawodności zasilania 

Do istotnych parametrów urządzeń zasilania rezerwowego zalicza się: 

·moc źródła i maksymalny czas, w jakim jest ono zdolne dostarczać energię, 

·czas przełączenia, czyli czas upływający od chwili zaniku napięcia na źródle 

zasilania podstawowego do chwili zasilenia odbiorów ze źródła rezerwowego, 

·sprawność, 

Do powszechnie spotykanych źródeł konwencjonalnych zalicza się (tablica 3): 

a) rezerwową linię zasilającą, 

b) agregaty prądotwórcze, 

c) układy bezprzerwowego zasilania (UPS ), 

d) baterie akumulatorów. 

Tabela 2. Najczęściej stosowane źródła zasilania rezerwowego i ich podstawowe właściwości 

Rodzaj metody/urządzenia Zasób mocy Czas przełączenia Koszt instalacji 

rezerwowa, niezależna 

linia zasilająca z sieci 

elektroenergetycznej 

nieograniczony 

od pojedynczych milisekund 

do kilkunastu sekund 

bardzo wysoki 

agregat prądotwórczy 

praktycznie 


od bezprzerwowego 

do kilku minut 

średni do wysokiego 

baterie akumulatorów średni, zwykle 3-6 h od bezprzerwowego 

do pojedynczych sekund 

niski 

układy zasiania 

bezprzerwowego (UPS) 

średni, zwykle 3-6 h 


do ułamków sekund 


Przełączenie zasilania z linii podstawowej na rezerwową wymaga krótkiego 

czasu, zwykle rzędu pojedynczych sekund, niezbędnego na dokonanie czynności 

łączeniowych. Tam, gdzie taka przerwa w zasilaniu nie jest dopuszczalna, przełączenie 

realizowane jest przez specjalne elektroniczne układy przełączające STS, które 

umożliwiają niemal bezprzerwowe przełączenie zasilania na linię rezerwową. 

Tabela 3. Porównanie podstawowych właściwości urządzeń rezerwowego zasilania 

Rodzaj metody/urządzenia Zasób mocy Czas przełączenia Koszt instalacji 

rezerwowa, niezależna 

linia zasilająca z sieci 



od pojedynczych milisekund 

do kilkunastu sekund 

bardzo wysoki 

agregat prądotwórczy 

praktycznie 



do kilku minut 


baterie akumulatorów średni od bezprzerwowego 

do pojedynczych sekund 

niski 

układy zasiania 

bezprzerwowego (UPS) 

średni 


do ułamków sekund 


Agregaty prądotwórcze mogą posiadać różne rozwiązania, oznaczone w artykule 

umownie jako grupa I i grupa II. 


7


Grupa I to agregaty, których uruchomienie następuje w chwili wystąpienia awarii 

(rys. 2a, b). Czas przełączenia ma w tym rozwiązaniu znaczne wartości i jest równy 

czasowi upływającemu od chwili wystąpienia przerwy w zasilaniu do chwili osiągnięcia 

przez generator pełnej gotowości do obciążenia. W najprostszym rozwiązaniu 

agregaty są załączane ręcznie. 

Grupa II to agregaty o znacznie krótszych czasach przełączania: od ok. 2 s (rys. 

2c) do przełączenia bezprzerwowego (rys. 2d). Układy te są wyposażone w koła 

zamachowe o znacznej masie, połączone z jednej strony na stałe z wirnikiem generatora, 

a z drugiej strony ze sprzęgłem elektromagnetycznym oddzielającym je od silnika. 

W normalnych warunkach zasilania generator i koło zamachowe są stale napędzane. 

a) 

Zasilanie podstawowe z sieci 


b) 

Zasilanie podstawowe 

z sieci elektroenergetycznej 

4 

1 

2 3 

odbiory 

odbiory 

c) Zasilanie podstawowe 


d) 

Zasilanie podstawowe 


5 

6 

5 

6 

odbiory 

odbiory 

Rys. 2. Graficzna ilustracja różnych rozwiązań agregatów prądotwórczych; 

1 – silnik spalinowy z rozrusznikiem, 2 – sprzęgło, 3 – generator, 4 – rozdzielnica, 

5 – koło zamachowe, 6 – silnik elektryczny do napędu generatora i koła zamachowego 

8


2.3. Układy zasilania bezprzerwowego (UPS) 

Układy UPS są obecnie powszechnie stosowane jako źródła zasilania rezerwowego 

przede wszystkim tam, gdzie czas przełączania powinien być bardzo krótki bądź 

zerowy. Statyczne układy UPS są obecnie produkowane w szerokim zakresie mocy 

znamionowych od 200 VA do 50 kVA (układy jednofazowe) i od 10 kVA do około 

4000 kVA (układy trójfazowe). Chociaż podstawowym zadaniem UPS jest rezerwowe 

zasilanie, niektóre z tych układów są również stosowane do lokalnej poprawy 

jakości energii elektrycznej. Sprawność układów UPS jest bardzo wysoka i zawiera 

się w zakresie od ok. 91% do ok. 97%. 

Podstawowa klasyfikacja układów UPS rozróżnia trzy klasy : 

a) układy VFD (output Voltage and Frequency Dependent from mains supply), 

w których zarówno napięcie wyjściowe, jak i częstotliwość są zależne od 

napięcia zasilającego, 

b) układy VI (output Voltage Independent), w których wartość napięcia wyjściowego 

jest zależna od parametrów napięcia zasilającego, 

c) układy VFI (output Voltage and Frequency Independent), w których wartość 

i częstotliwość napięcia wyjściowego są niezależne od parametrów napięcia 

zasilającego. 

Tabela 4. Podstawowe właściwości znormalizowanych klas układów UPS 

Klasyfikacja 

wg EN 50091-3 

VFD VI VFI 

Układy UPS 

z bierną rezerwą 

Układy UPS do pracy 

w układzie sieci 

o działaniu zwrotnym 

Układy UPS 

z podwójnym 

przetwarzaniem 

Koszt niski średni wysoki 

Regulacja napięcia brak ograniczona tak 

Regulacja częstotliwości brak brak tak 

Czas przełączenia krótki zero zero 

1 

Sieć 

S 

Odbiory 

2 3 

B 

Rys. 3. Schemat blokowy ilustrują-cy budowę i zasadę działania układu UPS z bierną rezerwą 

(VFD); 

S – łącznik, B – bateria akumulatorów, 

1 – tryb pracy w normalnych warunkach zasilania, 

2 – ładowanie baterii akumulatorów w normalnych warunkach pracy, 

3 – tryb zasilania rezerwowego 


9

) 


Sieć 

zasilająca 

P o ł ą c z e n i e o b e j ś c i o w e 

b y - p a s s ) 

1 

Tr 

P 

2 2 

3 

3 

B 

Odbiory 

Rys. 4. Schemat ideowy układu UPS pracującego w układzie sieci 

o działaniu zwrotnym (VI); 

TR – transformator, P – falownik/prostownik, B – bateria akumulatorów; 

1 – droga zasilania odbiorów z sieci w normalnych warunkach 

zasilania, 2 – droga ładowania baterii akumulatorów, 3 – droga 

zasilania rezerwowego oraz interaktywnej poprawy wartości 

napięcia sieci w warunkach pracy normalnej 

Ogólna topologia UPS z podwójnym przetwarzaniem jest przedstawiona na rys. 4. 

Podwójna konwersja polega na zamianie prądu pobieranego z sieci zasilającej na prąd 

stały, po czym przekształcenie go ponownie na prąd przemienny i zasilenie odbiornika. 

Zaletami układów z podwójnym przetwarzaniem są: separacja odbiorów od sieci 

zasilającej, dogodna możliwość regulacji napięcia, możliwość regulacji częstotliwości 

(o ile to pożądane) oraz zerowy czas przełączenia. 

Połączenie obejściowe (by-pass) 

Sieć 

S 

Odbiory 

F 

B 

Rys. 5. Podstawowa struktura układu UPS z podwójnym przetwarzaniem 

10

t 


B 

R 

U B U R 

U k ł a d k o n t r o l i 

n a p ię ć 

w e j ś c i o w y ch 

BCB 

RCB 

P r z e k a ź n i k 

s a m o c z y n n e g o 

z a ł ą c z e n i a 

r e z e r w y ( S Z R ) 

EGS 

S1 

S2 

O d b i o r y 

k a t e g o r i i I 

O d b io r y 

k a t e g o r i i I I 

BCB 

RCB 

EGS 

U B 

U R 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

t 1 

tG1 

t 2 

t3 

t4 

tG2 

Rys. 6. Schemat blokowy układu samoczynnego załączenia rezerwowego zasilania niskiego 

napięcia z niezależnej linii zasilającej wraz z diagramem czasowym jego działania; B – źródło 

zasilania podstawowego, R – źródło zasilania rezerwowego, BCB, RCB – wyłączniki, odpowiednio 

podstawowego i rezerwowego źródła zasilania, S1, S2 – łączniki załączające odpowiednio 

odbiory o wyższej i niższej kategorii zasilania, EGS – agregat prądotwórczy, UB, UR 

– zmierzone wartości napięć, odpowiednio źródła podstawowego i rezerwowego; diagram ilustruje 

cykl pracy w sytuacji wyłączenia zasilania podstawowego i w chwili powrotu tego zasilania 

3. Kryteria doboru przewodów i ich zabezpieczeń przetężeniowych 

O doborze i wymiarowaniu przewodów decydują: 

·Warunki związane głównie ze środowiskiem wyznaczają one wymagany typ 

przewodu lub kabla i sposób ochrony przed szkodliwymi oddziaływaniami środowiska, 

warunki techniczne zaś ustalają napięcie znamionowe i przekroje 

przewodów. 

·Kolejność postępowania przy wyznaczaniu przekrojów przewodów jest zazwyczaj 

następująca: 

-wyznacza się przekrój ze względu na obciążalność prądową długotrwałą, 

-sprawdza się, czy dobrany przekrój jest wystarczający ze względów mechanicznych, 

-sprawdza się, czy spadki napięcia nie będą większe niż wartości graniczne 

dopuszczalne, 


11


-sprawdza się, czy dobrane przekroje przewodów są wystarczające ze względu 

na cieplne działanie prądów przeciążeniowych. 

Warunkiem niezbędnym, chociaż nie w każdych warunkach wystarczającym, 

jest, aby obciążalność prądowa długotrwała przewodów była nie mniejsza od prądu 

obciążenia: 

I z ≥ I B 

(1) 

Tabela 5. Obciążalność prądowa długotrwała I Z przewodów o izolacji PVC ułożonych w różny 

sposób według normy niemieckiej DIN VDE 0298-4 oraz zalecane (największe) prądy 

znamionowe bezpieczników I NF jako zabezpieczeń przetężeniowych; obliczeniowa temperatura 

otoczenia υ 0 = 25 °C 

12


Rys 7. Wartości obliczeniowych mocy szczytowych i prądy znamionowe wkładek bezpiecznikowych 

I NF wewnętrznych linii zasilających budynków o liczbie mieszkań n bez ogrzewania 

elektrycznego. 

krzywa A – dla mieszkań nie posiadających zaopatrzenia w ciepłą wodę z zewnętrznej, 

centralnej sieci grzewczej, 

krzywa B – dla mieszkań posiadających zaopatrzenie w ciepłą wodę z zewnętrznej, centralnej 

sieci grzewczej, 

krzywa C – dla mieszkań o obniżonym standardzie. 

*) – zalecany minimalny prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej zabezpieczenia przedlicznikowego 

i wewnętrznej linii zasilającej, ze względu na selektywność działania zabezpieczeń 

nadprądowych 

Prąd obciążenia z uwzględnieniem wyższych harmonicznych można obliczyć 

przy pomocy współczynników korekcyjnych. 

Jeżeli prądy trzeciej harmonicznej I 3f = (0,15-0,33)·I B, to należy skorygować war- 

tość prądu obciążenia przez wprowadzenie współczynnika k = 0,86 

I Bk = I B / k 3f = 1,16I B 

(2) 

i na tę wartość prądu należy dobrać przewody (I z > I Bk). 

Przy udziale trzeciej harmonicznej prądu I3f 

zakresie (0,33-0,45)· IB, dobór przewodów 

dokonuje się na podstawie wartości prądu w przewodzie neutralnym IN 

= 3· I 3f, 

a skorygowane obciążenie 

Jeżeli natomiast wartość trzeciej harmonicznej prądu I3f 

> 0,45· IB, to prąd 

w przewodzie N wynosi IN 

= 3 I3f 

i dla tej wartości prądu należy wyznaczyć wymaganą 

obciążalność przewodów ( Iz 

> I N) 

. 

Ochronę przetężeniową przewodów wykonuje się przez zastosowanie bezpieczników 

lub łączników z odpowiednimi wyzwalaczami lub przekaźnikami. Ochronę 

przetężeniową uważa się za skuteczną, jeżeli są spełnione warunki: 

IB ≤ IN ≤Iz 

(4) 

I ≤1,45 


I = I / k = I / 0,86. (3) 

Bk N 3f N 

2 

I z 

3f 

13


w których: 

I B 

I N 

I 2 

– prąd obliczeniowy lub prąd znamionowy odbiornika, jeżeli z danego obwodu 

jest zasilany tylko jeden odbiornik, 

– prąd znamionowy lub prąd nastawienia urządzenia zabezpieczającego, 

– prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego. Jako prąd zadziałania bezpieczników 

można przyjmować wartości prądów probierczych górnych . 

I f 

Rys. 8. Relacja między różnymi prądami w obwodach zabezpieczonych przed skutkami przeciążeń. 

S – przekrój przewodów, F – bezpiecznik, PT (WT) – przekaźnik lub wyzwalacz przeciążeniowy. 

W przypadku bezpiecznika: 

skąd otrzymuje się zależność 

1,6 I < 1,45I 

N 

z 

I < 0,9I (5) 

N 

4. Spadki napięć w instalacjach: dopuszczalnych (rys. 9.) i zalecanych (tabela 6.) 

z 

Tabela 6. Zalecane spadki napięć w liniach elektroenergetycznych 

Lp. 

1 

2 

3 

4 

Moc przesyłana linią wlz 

w kVA 

< 100 

100 < S



5. Zabezpieczenia przewodów przed cieplnymi skutkami przetężeń i zwarć 

Maksymalny czas trwania zwarcia: 

s – przekrój przewodu, mm 

2; 

k 

– współczynnik zależny od właściwości materiałów przewodowych i izolacyjnych 

Tabela 7. Wartości współczynnika k dla różnych rodzajów przewodów 

Rodzaj przewodu 

Przewody o izolacji z gumy powszechnego użytku, z butylenu, 

z polietylenu usieciowanego lub z gumy etylenowo-propylenowej: 

– z żyłami miedzianymi 

– z żyłami aluminiowymi 

Przewody o izolacji z PVC: 

– z żyłami miedzianymi 

– z żyłami aluminiowymi 

2 

és 

ù 

t km 

= 

ê 

k 

(6) 

ú 

ë I û 

Wartość współczynnika k 

1/2 2 

[As /mm ] 

Przekrój przewodu nie powinien być mniejszy od minimalnego s min wyliczonego 

z zależności: 

s = min 

I 

k 

tk 

/ k 

(7) 

6. Selektywność działania zabezpieczeń przetężeniowych 

Selektywność jest zachowana, jeżeli całka Joule’a przedłukowa zabezpieczenia 

dalszego od miejsca zwarcia jest większa od całki Joule’a wyłączenia zabezpieczenia 

bliższego od miejsca zwarcia (tabela 8). 

t 

Zabezpieczenie przewodów przed skutkami zwarć: całka Joule'a ò k 

i 2 

dt k 

t0 

Tabela 8. Dopuszczalne wartości energii 

A = k 

2·s 2 

K , jaka może być skumulowana 

w przewodzie miedzianym o izolacji z PVC 

i przekroju s w czasie trwania zwarcia t K. 

Przekrój s [mm 2] 

Energia A [A2 

K s] 

1 

13 200 

1,5 

29 800 

2,5 

82 700 

4 

212 000 

6 

476 000 

10 

1 320 000 

A 

K 

> A W 

Prąd wkładki bezpiecznikowej 

[A] 

10 

16 

20 

25 

35 

50 

63 

80 

100 

78,4 

291 

640 

1 210 

3 030 

5 750 

9 000 

13 700 

21 200 

135 

87 

115 

74 

Tabela 9. Wartości ò i 2 dt przedłukowe (A pr) oraz 

wyłączania (A w) bezpieczników typu gL. 

A 

K 

t 

w 

= ò i 

0 

2 

dt 

Wartości 

przedłukowej A pr 

ò i 2 dt 

2 

[A s] 

wyłączania A w 

640 

1 210 

2 500 

4 000 

6 750 

13 700 

21 200 

36 000 

64 000 

15


Aby zachować selektywność działania bezpieczników powinny one różnić się co 

najmniej o dwa stopnie. 

Rys. 10. Szkice układów połączeń i charakterystyki czasowo-prądowe zabezpieczeń przetężeniowych, 

przy których są spełnione wymagania dotyczące selektywności działania: 

l – wartości prądów zwarciowych, 

k 

I , I – prądy zadziałania wyzwalaczy zwarciowych bezzwłocznych (l ) i z krótką zwłoką 

wb wz wb 

czasową (l ) wz 

Znacznie trudniejsze są warunki zachowania selektywności działania zabezpieczeń, 

jeżeli w obwodach odbiorczych są wyłączniki, a kolejne zabezpieczenie stanowią 

bezpieczniki. 

Nawet przy umiarkowanych wartościach prądów zwarciowych, przy wyłącznikach 

16 A bezpieczniki powinny być nie mniejsze niż 63 A. 

Największe wartości prądów zwarciowych, przy których spełnione są jeszcze warunki 

selektywnego działania zabezpieczeń zwarciowych w układzie bezpiecznik – 

wyłącznik instalacyjny typu S190B podano w tabeli 10. 

16

Tabeli 10. Selekcja w układzie bezpiecznik – wyłącznik instalacyjny typu S190B 

I w A Nw 

6 

10 

13 

16 

20 

25 

32 

40 

50 

63 

I NF w A 

25 35 50 63 80 100 125 160 

1,0 

0,78 

0,74 

0,68 

0,65 

1,7 

1,4 

1,4 

1,4 

1,28 

1,23 

3,0 

2,7 

2,2 

2,2 

2,1 

1,9 

1,84 

Prąd zwarcia w kA 

3,5 

3,3 

3,1 

3,1 

2,9 

2,9 

2,85 

2,7 

6 

6 

5,5 

4,5 

3,8 

3,2 

2,8 

2,4 

I NW – prąd znamionowy ciągły wyłącznika 

I NF – prąd znamionowy bezpiecznika; wg PN-87/E93100/01, charakterystyka gG 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

5 

4 

4 

4 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 

6 


Układ połączeń 

Rys. 11. Przebiegi prądu zwarciowego i wartości całki Joule’a w wyłącznikach 16 A różnych 

klas (1-3) oraz wyłącznikach N-LS firmy Siemens o charakterystyce typu B przerywających prąd 

zwarciowy I K 


17


Rys. 12. Pożądane charakterystyki czasowo-prądowe wyzwalaczy nadprądowych wyłączników 

w sieci rozdzielczej promieniowej wielostopniowej 

7. Zalecane wyposażenie instalacji elektrycznych w mieszkaniach 

Tabela 11. Zalecana minimalna liczba obwodów gniazd wtyczkowych ogólnego przeznaczenia 

i obwodów oświetleniowych w obwodach odbiorczych mieszkaniowych w zależności od powierzchni 

mieszkania 

Powierzchnia mieszkania w m 2 

18 

Zalecana, minimalna liczba obwodów gniazd wtyczkowych 

ogólnego przeznaczenia i oświetlenia 

do 50 2 

od 50 do 75 3 

od 75 do 100 4 

od 100 do 125 5 

powyżej 125 6 

Tabela 12. Zalecane wyposażenie instalacji mieszkaniowej w zależności od pożądanego standardu 

mieszkania 

Wyszczególnienie 

izby mieszkalnej 

Kategoria I Kategoria II Kategoria III 

Sypialnia / pokój dzienny 

≤ 12 m 2 

≤ 20 m2 

> 20 m 2 

Nisza kuchenna 

Kuchnia 

Pracownia 

liczba 

gniazd 

wtyczkowych 

3 

4 

5 

5 

7 

liczba 

punktów 

oświetleniowych 

1 

1 

2 

2 

2 

liczba 

gniazd 

wtyczkowych 

5 

7 

9 

7 

9 

liczba 

punktów 


2 

2 

3 

liczba 

gniazd 

wtyczkowych 

7 

9 

11 

liczba 

punktów 


4 1 7 2 9 3 

Łazienka 3 2 4 3 5 3 

2 

3 

8 

11 

3 

3 

4 

2 

3


Wyszczególnienie 

izby mieszkalnej 

WC 

Przedpokój o długości: 

≤ 2,5 m 

> 2,5 m 

Balkon, loggia 

o szerokości: 

≤ 3 m 

> 3 m 

Piwnica, przyziemie 

Pokój zainteresowań 

(hobby) 

Łączna liczba obwodów: 

kuchenka elektryczna 

zmywarka 

pralka 

suszarka bielizny 

podgrzewacz wody 

piekarnik 

inne 

liczba 

gniazd 

wtyczkowych 

Kategoria I Kategoria II Kategoria III 

liczba 

punktów 


liczba 

gniazd 

wtyczkowych 

liczba 

punktów 


liczba 

gniazd 

wtyczkowych 

liczba 

punktów 


1 1 2 1 2 2 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

1 

2 

1 

2 

1 1 2 1 2 1 

3 1 5 2 7 2 

1 

1 

1 

1 

1 

– 

– 

1 

1 

1 

1 

2 

1 

1 

2 

2 

1 

1 

1 

3 

2 

3 

1 

1 

1 

1 

2 

1 

2 

3 

3 

1 

2 

Rys. 13. Przykład wykonania tablicy rozdzielczej 

i obwodów odbiorczych w domku 

jednorodzinnym lub w mieszkaniu wieloizbowym, 

spełniających współczesne wymagania 

techniczne 

1 – wyłącznik różnicowoprądowy, 

2 – wyłącznik instalacyjny jednobiegunowy 

16 A, 

3 – wyłącznik instalacyjny trójbiegunowy 

B 25 A: instalację należy wykonać 

przewodami miedzianymi o przekroju 

1,5 mm 

2, z wyjątkiem obwodu 

kuchenki elektrycznej 

Źródło: Markiewicz H., Referat na seminarium Oddziału Gliwickiego SEP, 2011 r. (do druku w Miesięczniku INPE 

przygotował T. Malinowski). 


19

3 Nr 160 Prof. dr hab. inÅ¼. Henryk MARKIEWICZ Instytut ... - Redinpe

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?