Kabel odporny na zwarcia

Kabel odporny na zwarcia
1. Wprowadzenie – czyli, czy lepsze jest wrogiem dobrego ?
Typowym elementem konstrukcyjnym szafy sterowniczej jest układ przewodów szynowych
rozprowadzających energię wzdłuŜ układu szafowego. Układowi szyn towarzyszy główne zabezpieczenie w
postaci wyłącznika lub wkładek bezpiecznikowych w podstawach, bądź rozłączniku. Niekiedy obydwa
zabezpieczenia występują łącznie, niekiedy, w przypadku zastosowania wyłącznika w wysuwnej kasecie
bezpieczniki są zbędne (jako element realizujący widoczną przerwę). Opisane zabezpieczenie charakteryzuje
z reguły prąd znamionowy o znacznej wartości, a cały układ duŜa moc zwarciowa. Poszczególne obwody
siłowe i sterownicze są połączone z układem szynowym równieŜ przewodami szynowymi, w przypadku
duŜych mocy oraz jednoŜyłowymi przewodami linkowymi, dla mniejszych prądów. Kolejnym elementem
konstrukcji w kaŜdej gałęzi obwodu odejściowego jest z reguły rozłącznik bezpiecznikowy lub wyłącznik
nadmiarowo-prądowy. Jego znamiona oraz przekrój zastosowanego przewodu są oczywiście dostosowane do
prądu pobieranego przez dany obwód i szczególnie w wypadku zasilania odbiorów związanych ze
sterowaniem wielokrotnie mniejsze od zabezpieczenia głównego. Jest to powodem niewystarczającego
zabezpieczenia pierwszego odcinka przewodów obwodów połączonych z układem szynowym. W wypadku
zaistnienia zwarcia przed pierwszym aparatem w danym obwodzie niedoskonale chronione przewody ulegną
zniszczeniu, najczęściej wraz z miejscami przyłączenia ich do szyn głównych, co moŜe stać się powodem
powaŜnej awarii, poŜaru itp. Tak więc szafa sterownicza z pozoru wykonana zgodnie z regułami sztuki moŜe
w pewnych przypadkach okazać się niedoskonała. W zasadzie jedynym racjonalnym rozwiązaniem problemu
jest zastosowanie przewodów o izolacji wzmocnionej we właściwy sposób. To znaczy odpornej na zwarcia.
Na schematach elektrycznych oznacza się taki przewód znakiem „#”. (rys.1)
Rysunek 1. Fragment schematu przykładowej szafy sterowniczej.
1
2. Teoria i praktyka w pigułce.
W celu zobrazowania potrzeby zastosowania przewodu o podwyŜszonej wytrzymałości zwarciowej najlepiej
posłuŜyć się przykładem. W układzie zasilania TN-C 3x400 V AC i prądzie zwarciowym 50 kA podłączono
szafę sterowniczą z układem szynowym 4x120 mm2, o długości 3,0 m, do którego został podłączony układ
oddzielnych przewodów 3x2,5 mm2 o długości 2 m, ułoŜony w korytku kablowym i dalej zabezpieczony
wyłącznikiem nadmiarowo-prądowym 20A. W układzie, na zaciskach wyłącznika powstało zwarcie
trójfazowe. Spróbujmy oszacować warunki, jakie zaistnieją w przewodach obwodu pomocniczego w takiej
sytuacji. Układ szynowy o długości 3 m ograniczy wartość prądu zwarciowego do ok. 46,23 kA. Przewody
wprowadzą dalsze ograniczenie do ok. 16 kA. W wyniku przepływu prądu zwarciowego przewody zostaną
poddane działaniu siły dociskającej ok. 870 N przy jednoczesnym powstaniu impulsu mocy o wartości
szczytowej dochodzącej do 9 MW i wydzieleniu się ciepła wynikającego z przepływu prądu zwarciowego. W
wyniku wyŜej opisanego procesu naleŜy się spodziewać zniszczenia izolacji na całej długości połączenia i
uszkodzenia punktów przyłączenia przewodów do szyn zanim nastąpi zadziałanie zabezpieczenia głównego.
3. Optymistyczne zakończenie.
Satysfakcjonujące rozwiązanie opisanego powyŜej problemu daje zastosowanie specjalnego kabla w izolacji
gumowej typu NSGAFÖU 3kV firmy HELUKABEL®.
Zdjęcie 1. Wygląd kabla typu NSGAFÖU 3kV firmy HELUKABEL®.
Jest to kabel jednoŜyłowy, skonstruowany w postaci linki miedzianej pobielanej w podwójnej izolacji
(warstwa wewnętrzna –3GI3 wg normy DIN VDE 0207 cz.20; warstwa zewnętrzna – polichloroprenowa, w
kolorze czarnym lub czerwonym), ognioodporny. Dostępne są przekroje w zakresie od 1,5 mm2 do 240
mm2. Kabel ten jest odporny na zwarcia do 1000 V.
2