- 1 - Ενότητα 6 η (Εσωτερικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Αγωγοί και καλώδια εσωτερικών εγκαταστάσεων. Υλικά και εξαρτήματα: Σωλήνες ασφάλειες διακόπτες. Παροχές και μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας. Πίνακες εσωτερικών εγκαταστάσεων. Βασικοί υπολογισμοί εσωτερικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ) Στην παρούσα ενότητα παρουσιάζονται αρχικά εισαγωγικές έννοιες των εσωτερικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων κτιρίων, αναφέρονται τα είδη και οι κατηγορίες των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, περιγράφονται τα βασικά μέρη μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης, επισημαίνονται τα χαρακτηριστικά μεγέθη που είναι αναγκαία για τη μελέτη μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης, διατυπώνονται τα βήματα σύνταξης της μελέτης ΕΗΕ, αναφέρονται τα είδη των ηλεκτρικών παροχών και περιγράφεται η δομή των ηλεκτρικών πινάκων με τα κυκλώματα διακλάδωσης τροφοδότησης των φορτίων µιας εγκατάστασης. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στα είδη των τυποποιημένων αγωγών και καλωδίων που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων και παρουσιάζεται η διαδικασία επιλογής της διατομής καλωδίων εγκατεστημένων στον αέρα ή μέσα στο έδαφος με βάση την ασφαλή, καλή και οικονομική λειτουργία τους και λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες εγκατάστασης και λειτουργίας των καλωδίων. (6.1) Εσωτερικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων Όπως έχει ήδη αναφερθεί στην Ενότητα 5, η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται στους σταθμούς παραγωγής και μεταφέρεται στα κέντρα κατανάλωσης μέσω των γραμμών μεταφοράς υψηλής τάσης (ΥΤ). Στα κέντρα κατανάλωσης η ΥΤ υποβιβάζεται (π.χ. από 150 kv) στη ΜΤ (π.χ. στα 20 kv) μέσω μετασχηματιστών υποβιβασμού τάσης. Οι μετασχηματιστές (ΜΣ) με τον αναγκαίο εξοπλισμό τους εγκαθίστανται σε ειδικά διαμορφωμένους χώρους, οι οποίοι ονομάζονται υποσταθμοί διανομής και ανήκουν στην επιχείρηση διανομής ηλεκτρικής ενέργειας (Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού, ΔΕΗ). Διακρίνουμε τους υποσταθμούς διανομής ΥΤ/ΜΤ (150 kv/20 kv), όπου η ΥΤ υποβιβάζεται στη ΜΤ και τους υποσταθμούς διανομής ΜΤ/ΧΤ (400 V/230 V, πολική τάση/φασική τάση), όπου η ΜΤ υποβιβάζεται στη ΧΤ. Ανάλογα με την εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύ των καταναλωτών, διακρίνουμε τους καταναλωτές ΥΤ, οι οποίοι τροφοδοτούνται από το δίκτυο ΥΤ της ΔΕΗ των 150 (kv), τους καταναλωτές ΜΤ, οι οποίοι τροφοδοτούνται από το δίκτυο ΜΤ της ΔΕΗ των 20 (kv) και τους καταναλωτές ΧΤ, οι οποίοι τροφοδοτούνται από το δίκτυο ΧΤ της ΔΕΗ των 400 (V) / 230 (V), 50 (Hz). Οι καταναλωτές ΥΤ και ΜΤ πρέπει να κατασκευάσουν με δική τους ευθύνη υποσταθμό με ΜΣ υποβιβασμού της ΥΤ ή ΜΤ σε ΧΤ. Οι καταναλωτές ΧΤ διαθέτουν μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας, ο οποίος τοποθετείται με ευθύνη της ΔΕΗ στο σημείο παροχέτευσης της εγκατάστασης.
- 2 - Η ΔΕΗ έχει την υποχρέωση και είναι υπεύθυνη να κατασκευάσει όλες τις αναγκαίες εγκαταστάσεις (υποσταθμοί, εναέρια δίκτυα διανομής ή υπόγεια καλώδια κλπ.), ώστε να φέρει την ηλεκτρική ενέργεια με τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τάσης και συχνότητας μέχρι το σημείο παροχέτευσης της εγκατάστασης. Το σημείο παροχέτευσης ή σημείο σύνδεσης της εγκατάστασης με τη ΔΕΗ είναι ο ΜΣ ΜΤ/ΧΤ για καταναλωτές ΜΤ ή ο μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας για καταναλωτές ΧΤ. Από το σημείο σύνδεσης, ο καταναλωτής (πελάτης) παραλαμβάνει την ηλεκτρική ενέργεια, η οποία διανέμεται σε διάφορα σημεία στο εσωτερικό του χώρου του κτιρίου, όπου και καταναλώνεται από τα ηλεκτρικά φορτία της εγκατάστασης (π.χ. ηλεκτρικές μηχανές και λοιπές συσκευές κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας). Η ηλεκτρική εγκατάσταση (ΗΕ) που απαιτείται για την παραλαβή, διανομή και χρησιμοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας στο εσωτερικό του κτιρίου, το οποίο ανήκει στον καταναλωτή, ονομάζεται εσωτερική ηλεκτρική εγκατάσταση (ΕΗΕ) και είναι ιδιοκτησία του καταναλωτή. Οι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας μεριμνούν μόνοι τους για την εκτέλεση της ΕΗΕ, στην οποία η ΔΕΗ δεν έχει καμία ανάμιξη. Η κάθε ΕΗΕ περιλαμβάνει ένα σύνολο από ηλεκτρολογικά υλικά, τα οποία έχουν επιλεγμένα χαρακτηριστικά και συνδέονται κατάλληλα μεταξύ τους, ώστε να επιτελούν ένα συγκεκριμένο σκοπό. Οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις διακρίνονται σε: Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων ΧΤ (κάτω από 1kV), οι οποίες περιλαμβάνουν τις εγκαταστάσεις ισχυρών ρευμάτων (εγκαταστάσεις φωτισμού, ρευματοδοτών, κινήσεως) και τις εγκαταστάσεις ασθενών ρευμάτων (εγκαταστάσεις κουδουνιών, θυροτηλεφώνων, θυροτηλεοράσεων, κεραιών, επεξεργασίας πληροφοριών κλπ.). Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις για τάσεις άνω του 1(kV), στις οποίες περιλαμβάνονται οι υποσταθμοί ΥΤ/ΜΤ και ΜΤ/ΧΤ. Ειδικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, στις οποίες περιλαμβάνονται οι σύγχρονες τεχνολογίες, οι εγκαταστάσεις πυρανίχνευσης κλπ. Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις υπαίθριων χώρων. Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις αεροδρομίων. Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις πλοίων. Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις χώρων εκρηκτικού περιβάλλοντος. Η μελέτη και η κατασκευή των ΕΗΕ ΧΤ (<1 kv) γίνεται σύμφωνα με το Πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384 (ΦΕΚ Αρ. 470, Τεύχος Β/5-3-2004), το οποίο αντικατέστησε τους προηγούμενους Κανονισμούς Εσωτερικών Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων (ΚΕΗΕ) (ΦΕΚ Β/59/11-4-1955). Η αντικατάσταση του ΚΕΗΕ με το Πρότυπο HD 384 έγινε και για την ανάγκη εναρμόνισης της χώρας μας προς τα ισχύοντα Ευρωπαϊκά Πρότυπα, που διέπουν τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις στις χώρες μέλη της Ευρωπαϊκής
- 3 - Ένωσης. Εδώ, θα ασχοληθούμε με τη μελέτη και το σχεδιασμό ΕΗΕ οικιακών και βιομηχανικών καταναλωτών ΧΤ. (6.1.1) ΕΗΕ ισχυρών και ασθενών ρευμάτων Οι ΕΗΕ ισχυρών ρευμάτων υλοποιούνται σε κτίρια ή τμήματα κτιρίων, τα οποία προορίζονται για κατοικία, εργασία ή παραμονή ατόμων. Με την υλοποίησή τους εξασφαλίζεται η δυνατότητα τεχνητού φωτισμού και η δυνατότητα λήψης ηλεκτρικής ενέργειας στις θέσεις κατανάλωσης (φορτία), ανεξάρτητα εάν αυτές οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις συνδεθούν με δημόσιο δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας ή με άλλη πηγή παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Στις εγκαταστάσεις ισχυρών ρευμάτων, η ένταση ρεύματος που διαρρέει τα διάφορα κυκλώματα της ηλεκτρικής εγκατάστασης μπορεί, σε συνθήκες σφάλματος (π.χ. βραχυκυκλώματος), να αποκτήσει υψηλή τιμή και να καταστεί επικίνδυνη για πρόσωπα ή πράγματα (π.χ. ανάπτυξη επικίνδυνων τάσεων επαφής ή καταστροφή ηλεκτρολογικού εξοπλισμού της εγκατάστασης). Σε συνθήκες σφάλματος πρέπει να αποκλείεται η εμφάνιση υψηλών τάσεων επαφής σε μεταλλικά περιβλήματα συσκευών με τα οποία μπορεί να έλθει κανείς σε επαφή. Για το λόγο αυτό, η μελέτη και η κατασκευή των ΕΗΕ πρέπει να γίνεται σύμφωνα με το Πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384 και των εκάστοτε μελλοντικών συμπληρώσεων ή τροποποιήσεών τους. Οι ΕΗΕ ασθενών ρευμάτων και ειδικότερα το τμήμα των εγκαταστάσεων επεξεργασίας πληροφοριών, που παλαιότερα χαρακτηρίζονταν ως τηλεφωνικές, κτιρίων ή τμημάτων κτιρίων πρέπει να σχεδιάζονται και κατασκευάζονται με τέτοιο τρόπο, ώστε να εξασφαλίζεται το απόρρητο της επικοινωνίας και η προστασία των ατόμων από επικίνδυνες τάσεις επαφής. Η κατασκευή των εγκαταστάσεων ασθενών ρευμάτων γίνεται σύμφωνα με τον ισχύοντα κανονισμό εσωτερικών τηλεφωνικών δικτύων (ΦΕΚ 773/Β/1983) και τον ισχύοντα κανονισμό τοποθέτησης και συντήρησης δευτερευουσών τηλεφωνικών εγκαταστάσεων (ΦΕΚ 269/Β/1971) και τις εκάστοτε τροποποιήσεις τους. (6.1.2) Βήματα για τη σύνταξη μελέτης ΕΗΕ Πριν από τη μελέτη ΕΗΕ κτιρίου πρέπει να συγκεντρωθούν όλες οι αναγκαίες πληροφορίες που αφορούν στις συνθήκες λειτουργίας της ηλεκτρικής εγκατάστασης και οι οποίες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη σύνταξη της μελέτης της ΕΗΕ. Οι πληροφορίες αυτές είναι οι εξής: Η κατηγορία του χώρου, όπου πρόκειται να πραγματοποιηθεί η ΕΗΕ (π.χ. χώροι ξηροί, χώροι υγροί, χώροι με κίνδυνο εκδήλωσης πυρκαγιών ή εκρήξεων κλπ.). Η ισχύς της εγκατάστασης, η οποία προσδιορίζεται από το σύνολο και το είδος των συσκευών ή μηχανημάτων, των φωτιστικών σημείων και ρευματοδοτών, λαμβάνοντας υπόψη το συντελεστή
- 4 - ταυτοχρονισμού της εγκατάστασης. Επίσης, πρέπει να γίνεται πρόβλεψη για μελλοντική επέκταση της ηλεκτρικής ισχύος της εγκατάστασης. Η θέση του μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας, ώστε να προσδιοριστεί η πορεία της γραμμής (παροχή) από τον μετρητή έως το γενικό πίνακα διανομής της ΕΗΕ. Τα σχέδια των κατόψεων, των πλάγιων όψεων και των χαρακτηριστικών τομών του κτιρίου με κατάλληλη κλίμακα (συνήθως 1:50 ή 1:100). Στις κατόψεις σχεδιάζεται η ΕΗΕ με τη θέση των φωτιστικών σημείων, των ρευματοδοτών, των ηλεκτρικών γραμμών, του γενικού πίνακα και των υποπινάκων (εάν υπάρχουν) κλπ. Το εσωτερικό ύψος του χώρου του κτιρίου λαμβάνεται από τις χαρακτηριστικές τομές. Οι συνθήκες λειτουργίας της ΕΗΕ (π.χ. θερμοκρασία περιβάλλοντος, υψόμετρο, υγρασία κλπ.), οι οποίες λαμβάνονται υπόψη κατά τη διαστασιολόγηση και εκλογή του ηλεκτρολογικού υλικού της εγκατάστασης. Μετά τη συλλογή των παραπάνω πληροφοριών συντάσσεται η μελέτη της ΕΗΕ, με σκοπό να ικανοποιούνται τρεις βασικοί όροι: η καλή λειτουργία, η οικονομική λειτουργία και η ασφαλής λειτουργία της εγκατάστασης. Η μελέτης μιας ΕΗΕ περιλαμβάνει: Τη σύνταξη τεύχους υπολογισμών, όπου παρατίθενται αναλυτικοί υπολογισμοί για τη διαστασιολόγηση και εκλογή του προτεινόμενου ηλεκτρολογικού υλικού της ΕΗΕ (διατομές καλωδίων, διάμετροι σωληνώσεων, μέσων προστασίας και ελέγχου λειτουργίας της εγκατάστασης κλπ.). Τη σύνταξη των ηλεκτρολογικών σχεδίων των κυκλωμάτων της ΕΗΕ στις κατόψεις του κτιρίου, καθώς και την παράθεση των μονογραμμικών διαγραμμάτων των ηλεκτρικών πινάκων της ΕΗΕ. Τη σύνταξη τεχνικής περιγραφής των ηλεκτρολογικών υλικών που θα χρησιμοποιηθούν για την υλοποίηση της ΕΗΕ, καθώς και την περιγραφή των αναγκαίων κατασκευαστικών λεπτομερειών της ΕΗΕ, όταν αυτό απαιτείται. (6.1.3) Μέρη μιας ΕΗΕ Κάθε ΕΗΕ κτιρίου αποτελείται από τα εξής βασικά μέρη: 1. Την κύρια γραμμή (ονομάζεται και παροχή), δηλαδή τη γραμμή που αναχωρεί από το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας και καταλήγει στον πίνακα διανομής της εγκατάστασης, όταν πρόκειται για οικιακό καταναλωτή. Στην περίπτωση καταναλωτή ΜΤ είναι τη γραμμή που συνδέει το ΜΣ ΜΤ/ΧΤ με το γενικό πίνακα διανομής της εγκατάστασης. 2. Το γενικό πίνακα και τους υποπίνακες διανομής, εάν υπάρχουν. Για τους οικιακούς καταναλωτές απαιτείται συνήθως μόνο ο γενικός πίνακας. Όμως, σε εκτεταμένες εγκαταστάσεις μεγάλης ισχύος (π.χ. βιοτεχνικές και βιομηχανικές εγκαταστάσεις, εμπορικά κέντρα κλπ.) απαιτείται η
- 5 - ξεχωριστή τροφοδότηση ομοειδών φορτίων (φωτισμού, ρευματοδοτών, κίνησης), κάτι που επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση αντίστοιχων υποπινάκων διανομής. 3. Τα ηλεκτρικά φορτία (λέγονται και καταναλώσεις), όπως οι ηλεκτρικές μηχανές και οι συσκευές κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, τα οποία τροφοδοτούνται από τους πίνακες με τα κυκλώματα διακλάδωσης. 4. Τις διατάξεις γείωσης προστασίας της εγκατάστασης. Εκτός από τα παραπάνω μέρη μιας ΕΗΕ, τα οποία αφορούν στον καταναλωτή, υπάρχουν η ηλεκτρική παροχή και ο μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας της εγκατάστασης, τα οποία εξασφαλίζονται στη θέση παροχέτευσης της εγκατάστασης από τη ΔΕΗ. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται βασικές πληροφορίες, που αφορούν στην παροχή της ΔΕΗ και τα μέρη μιας ΕΗΕ. Περισσότερα στοιχεία αναφέρονται στο Κεφάλαιο 10 του συγγράμματος [1]. (6.1.3.1) Ηλεκτρική παροχή της ΔΕΗ Η μόνιμη παροχή ή ρευματοδότηση ή ηλεκτροδότηση μιας ΕΗΕ είναι το καλώδιο που αναχωρεί από το δίκτυο διανομής της ΔΕΗ και καταλήγει στο μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας του καταναλωτή. Εκτός από το καλώδιο της παροχής, η ΔΕΗ τοποθετεί το κιβώτιο, τη μετρητική διάταξη και την ασφάλεια τήξης ή τον μικροαυτόματο, για την προστασία του μετρητή από βραχυκυκλώματα. Σε κάθε κτίριο ή τμήμα κτιρίου πρέπει να προβλέπεται ειδικά διαμορφωμένος χώρος για την τοποθέτηση του μετρητή ή των μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας (κατοικιών, καταστημάτων κλπ.). Το καλώδιο της παροχής πρέπει να προστατεύεται από μηχανικές καταπονήσεις, όταν αυτό δε διαθέτει κατάλληλο χαλύβδινο οπλισμό. Η όδευση του καλωδίου παροχής, εάν δηλαδή θα είναι εναέρια ή υπόγεια, καθώς και η θέση των μετρητών στο χώρο του κτιρίου, υποδεικνύεται από τη ΔΕΗ σε συνεργασία με τον μηχανικό ιδιοκτήτη του κτιρίου. Οι ηλεκτρικές παροχές διακρίνονται σε μονοφασικές και τριφασικές. Οι μονοφασικές παροχές εξυπηρετούν μονοφασικές καταναλώσεις με μικρή ισχύ (π.χ. κατοικίες) και οι οποίες τροφοδοτούνται από το δίκτυο ΧΤ με φασική τάση ενεργού τιμής 230 (V) και συχνότητας 50 (Hz). Οι τριφασικές παροχές εξυπηρετούν καταναλώσεις μεγάλης ισχύος με τριφασικά ή και μονοφασικά φορτία (π.χ. εμπορικές, βιοτεχνικές και βιομηχανικές μονάδες, μεγάλες σύγχρονες κατοικίες). Εάν η τροφοδότηση των τριφασικών καταναλωτών γίνεται από το δίκτυο ΧΤ, η ενεργός τιμή της πολικής και φασικής τάσης είναι 400 (V) και 230 (V) αντίστοιχα και η συχνότητα 50 (HZ). Εάν η τροφοδότηση των τριφασικών καταναλωτών γίνεται από το δίκτυο ΜΤ, η ενεργός τιμή της πολικής τάσης είναι 20 (kv) και απαιτείται από τον καταναλωτή η κατασκευή ιδιωτικού υποσταθμού ΜΤ/ΧΤ για την τροφοδότηση των φορτίων της εγκατάστασης. Το καλώδιο παροχής της ΔΕΗ είναι συγκεντρικό τύπου Butyl Neoprene (BN) κατάλληλης διατομής και είναι διπολικό (φάση L και ουδέτερος N) για μονοφασική παροχή και τετραπολικό (τρεις φάσεις L 1, L 2, L 3 και ουδέτερος N) για τριφασική παροχή.
- 6 - Κρίνεται σκόπιμο, στο σημείο αυτό, να επεξηγηθούν κάποιοι τεχνικοί όροι, προκειμένου να γνωρίζει ο μελετητής μηχανικός την τεχνική ορολογία που χρησιμοποιεί η ΔΕΗ σε θέματα ηλεκτρικής τροφοδότησης καταναλωτών. Καταναλωτής: Είναι κάθε φυσικό ή νομικό πρόσωπο του οποίου η εσωτερική ηλεκτρική εγκατάσταση έχει συνδεθεί με τις εγκαταστάσεις διανομής και μπορεί να τροφοδοτείται με ηλεκτρικό ρεύμα μέσω αυτών, για την κάλυψη των αναγκών του. Οι καταναλωτές διακρίνονται σε: (α) μεμονωμένους, οι οποίοι διαθέτουν ένα ακίνητο με ένα μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας και υποβάλλουν μία αίτηση ηλεκτροδότησης, (β) συστάδες, οι οποίοι υποβάλλουν μια κοινή αίτηση για την ηλεκτροδότηση περισσότερων από ένα ακινήτων με ισάριθμους μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας. Οι συστάδες διακρίνονται: (β1) σε μεμονωμένους καταναλωτές, στους οποίους συμπεριλαμβάνονται μεμονωμένα ακίνητα, τα οποία καταλαμβάνουν κάποια εδαφική έκταση, με την προϋπόθεση ότι κανένα από τα κτίσματα δεν απέχει απόσταση μεγαλύτερη από 200 (m) από το πλησιέστερο των υπολοίπων κτισμάτων της συστάδας και (β2) σε πολυκατοικίες, στις οποίες τοποθετούνται περισσότεροι από ένας μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας για την τροφοδότηση ισάριθμων καταναλωτών, η αίτηση δε ηλεκτροδότησης υποβάλλεται συνήθως στη ΔΕΗ από τον κατασκευαστή της πολυκατοικίας. Εγκατεστημένη ισχύς (kva): Είναι το σύνολο της ονομαστικής ισχύος (kva) των συσκευών και μηχανημάτων του καταναλωτή. Η ονομαστική ισχύς αναγράφεται στην πινακίδα της ηλεκτρικής συσκευής και είναι η ισχύς που μπορεί να αποδίδει συνεχώς η συσκευή, χωρίς προβλήματα υπερφόρτισης. Αντί της φαινόμενης ισχύος, στην πινακίδα μιας συσκευής μπορεί να αναγράφεται η πραγματική ισχύς (W, kw) και ο συντελεστής ισχύος (cosφ). Από τα δύο αυτά μεγέθη υπολογίζεται η ονομαστική φαινόμενη ισχύς της συσκευής (εξ.3.22). Η ΔΕΗ πρέπει να γνωρίζει τη συνολική εγκατεστημένη ισχύ μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης. Πίνακας 6.1. Τιμές συντελεστή ταυτοχρονισμού (g) που λαμβάνονται στην τροφοδοσία ηλεκτρικών κυκλωμάτων εγκαταστάσεων (μετρητικών διατάξεων κλπ.)(πηγή: ΔΕΗ). Αριθμός τροφοδοτούμενων ηλεκτρικών κυκλωμάτων - εγκαταστάσεων (μετρητών) Τιμή συντελεστή ταυτοχρονισμού (g) Αριθμός τροφοδοτούμενων ηλεκτρικών κυκλωμάτων - εγκαταστάσεων (μετρητών) Τιμή συντελεστή ταυτοχρονισμού (g) 1-3 1 28-30 0,42 4-6 0,86 31-33 0,41 7-9 0,73 34-36 0,39 10-12 0,63 37-39 0,38 13-15 0,57 40-45 0,37 16-18 0,53 46-48 0,36 19-21 0,49 49-54 0,35 22-24 0,46 55-63 0,34 25-27 0,44 64-72 0,33 Συμφωνημένη ισχύς (kva): Είναι η ανώτατη φαινόμενη ισχύς (kva) που δικαιούται να απορροφά καταναλωτής από τη ΔΕΗ με το συντελεστή ισχύος που του προσδιορίζεται και που οφείλει να τον
- 7 - διατηρεί στις τιμές που του καθορίζονται (ελάχιστη τιμή ΣΙ: cosφ = 0,85). Η συμφωνημένη ισχύς αναφέρεται και στο συμβόλαιο παροχής που υπογράφει ο καταναλωτής με τη ΔΕΗ και είναι η ισχύς με βάση την οποία υπολογίζεται η διατομή των αγωγών της παροχής της ΕΗΕ. Συντελεστής ταυτοχρονισμού: Ο συντελεστής ταυτοχρονισμού είναι μικρότερος της μονάδας, είναι διαφορετικός για κάθε είδος καταναλωτή και εκφράζει το ποσοστό των φορτίων που είναι ενεργοποιημένα την ίδια χρονική στιγμή στην εγκατάσταση. Στον Πίνακα 6.1 (στοιχεία ΔΕΗ) δίνονται οι τιμές του συντελεστή ταυτοχρονισμού για τον υπολογισμό παροχής ΕΗΕ, ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρικών κυκλωμάτων εγκαταστάσεων μετρητικών διατάξεων ΗΕ. Πίνακας 6.2.Τυποποιημένες παροχές ΧΤ της ΔΕΗ (Πηγή: ΔΕΗ). Ονομασία παροχής Ισχύς παροχής (kva) 1. Μονοφασικές παροχές Εναλλακτική προστασία Καλώδιο παροχής μετρητή Γραμμή πίνακα (mm 2 ) Μετρητής (Α) Ασφάλεια (Α) Μικροαυτόματος (Α) Νο 01-25 25 2*6 3*10 2*10/40 Νο 02-30 32 2*6 3*10 2*10/40 Νο 03 8 35 40 2*6 3*10 2*10/40 Νο 04 10 50 50 2*16 3*16 2*15/60 Νο 05 12 63 63 2*168 3*16 2*15/60 2. Τριφασικές παροχές Ονομασία παροχής Ισχύς παροχής (kva) Συμφωνημένη ισχύς (kva) Εναλλακτική προστασία Ασφάλεια (Α) Μικροαυτόματοι (Α) Καλώδιο παροχής μετρητή Γραμμή πίνακα (mm 2 ) Νο 1 15 10 3*25 3*25 4*6 5*10 Νο 1α 18 14 3*30 3*32 4*6 5*10 Νο 2 25 21 3*35 3*40 4*6 5*10 Νο 2α 29 24 3*50 3*50 4*16 5*16 Νο 3 35 30 3*63 3*63 4*16 5*16 Νο 4 55 45 3*100-4*25 Νο 5 85 70 3*160 - Νο 6 135 110 3*250 - Νο 7 250 170 3*400-3*95 AL + 35 Cu X-LPE 3*150 AL + 35 Cu X-LPE 2*(3*150 AL + 35 Cu) X-LPE 5*25 ή 35 3*50+25 +25 ή 3*70+35 +35 3*95+50 +50 3*185+ 120+50 Μετρητής (Α) 3*10/40 Τριφασικός 3*10/40 Τριφασικός 3*10/40 Τριφασικός 3*20/60 Τριφασικός 3*20/60 Τριφασικός 3*50/100 3*1,5/6 μέσω Μ/Σ έντασης 200 3*1,5/6 μέσω Μ/Σ έντασης 400
- 8 - Ο συντελεστής ταυτοχρονισμού μιας ΕΗΕ προσδιορίζεται επακριβώς μόνο εάν γνωρίζουμε τα χρονικά διαστήματα λειτουργίας κάθε μιας συσκευής της εγκατάστασης, κάτι που βεβαίως σπάνια συμβαίνει. Συνήθως, λαμβάνονται εμπειρικές τιμές του συντελεστή ταυτοχρονισμού, οι οποίες έχουν επιβεβαιωθεί στην πράξη. Το μέγεθος της ηλεκτρικής παροχής ΕΗΕ επιλέγεται από το μελετητή μηχανικό της εγκατάστασης, ανάλογα με τις ανάγκες της εγκατάστασης. Στον Πίνακα 6.2 παρατίθενται τα χαρακτηριστικά μεγέθη των τυποποιημένων μονοφασικών και τριφασικών παροχών ΧΤ. Στο γνωμονοκιβώτιο (κιβώτιο μετρητή ΔΕΗ) των παροχών τοποθετούνται, εκτός από το μετρητή, γενικές ασφάλειες τήξης ή μικροαυτόματοι για την προστασία του μετρητή από βραχυκυκλώματα. Η προστασία του μετρητή από υπερφορτίσεις εξασφαλίζεται από τις γενικές ασφάλειες του κεντρικού πίνακα διανομής της ΕΗΕ. Η κάθε χρήση ηλεκτρικού ρεύματος (οικιακή, επαγγελματική, αρδευτική κλπ.) χρεώνεται σε διαφορετικό τιμολόγιο από τη ΔΕΗ. Ο χαρακτηρισμός των διαφόρων τιμολογίων χρέωσης της ΔΕΗ σε σχέση με την κατηγορία των καταναλωτών αναφέρεται στον Πίνακα 6.3. Το τιμολόγιο μειωμένης τιμής Γ1Ν, που έχει θεσπίσει η ΔΕΗ για τις κατοικίες, αναφέρεται σε χαμηλή τιμή ρεύματος για οχτώ συνολικά ώρες το 24ωρο και είναι σπαστό κατά τους χειμερινούς μήνες (δύο ώρες το μεσημέρι και έξι ώρες τη νύχτα) και συνεχόμενο τους καλοκαιρινούς μήνες (οχτώ ώρες τη νύχτα). Πίνακας 6.3. Χαρακτηρισμός τιμολογίων διαφόρων καταναλωτών. Χαρακτηρισμός Α/Α Κατηγορία καταναλωτή Α/Α τιμολογίου Χαρακτηρισμός τιμολογίου 1 Γ1 Οικία 6 Γ22Ε 2 Γ1Ν Οικία με νυκτερινό τιμολόγιο 7 Γ22Β 3 Γ21 Πολυκατοικία 8 Γ23 4 Γ21Ν 5 Γ21Β Εμπορικό κατάστημα με ισχύ μέχρι 25(kVA) Βιοτεχνία με ισχύ μέχρι 25 (kva) Κατηγορία καταναλωτή Εμπορικό κατάστημα με ισχύ μεγαλύτερη των 25(kVA) Βιοτεχνία με ισχύ μεγαλύτερη των 25(kVA) Επαγγελματικό με νυχτερινό τιμολόγιο 9 Γ33 Αρδευτική εγκατάσταση 10 Γ49 Δημοτικός φωτισμός (6.1.3.2) Κύρια ηλεκτρική γραμμή μετρητή ΔΕΗ γενικού πίνακα ΕΗΕ Η μορφή του δικτύου που χρησιμοποιείται σήμερα από τη ΔΕΗ για την τροφοδοσία καταναλωτών ΧΤ (π.χ. οικιακών, βιομηχανικών κλπ.) στην ελληνική επικράτεια (εκτός από κάποιες περιοχές της Αττικής, όπου εφαρμόζεται η άμεση γείωση) είναι το ουδετερογειωμένο δίκτυο, TN-S. Σε ένα δίκτυο TN- S, ο ουδέτερος γειώνεται στον υποσταθμό του καταναλωτή και πριν από το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας του καταναλωτή και από το σημείο γείωσης αναχωρούν ξεχωριστοί αγωγοί ουδέτερου και προστασίας. Επομένως, η κύρια γραμμή μετρητή γενικού πίνακα, πρέπει εκτός από τους αγωγούς φάσεων (L 1, L 2, L 3 ) και τον ουδέτερο αγωγό (Ν), να περιλαμβάνει και τον αγωγό προστασίας (ΡΕ).
- 9 - Στο Σχήμα 6.1 παρουσιάζεται σχηματική διάταξη δικτύου ΧΤ TN-S, στο οποίο συνδέεται τριφασικός καταναλωτής. Η παροχή της ΔΕΗ είναι ένα τετραπολικό καλώδιο (L 1, L 2, L 3, Ν) και συνδέει το δίκτυο ΧΤ με το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας του καταναλωτή. Πριν το μετρητή, ο ουδέτερος γειώνεται (γείωση προστασίας δικτύουtn-s), π.χ. προς την εγκατάσταση θεμελιακής γείωσης του κτιρίου. Από τον κόμβο γείωσης του ουδέτερου αγωγού αναχωρεί και ο αγωγός προστασίας (ΡΕ), πάνω στον οποίο συνδέονται όλα τα μεταλλικά περιβλήματα των ηλεκτρικών συσκευών της εγκατάστασης. Στο ίδιο σχήμα φαίνεται η γείωση του ουδέτερου κόμβου του ΜΣ διανομής ΜΤ/ΧΤ (γείωση λειτουργίας), καθώς και η γείωση της εγκατάστασης αλεξικεραύνου. Σχήμα 6.1. Σύνδεση τριφασικού καταναλωτή σε δίκτυο XT TN-S με τις αναγκαίες γειώσεις της εγκατάστασης. Η γραμμή (παροχή) μετρητή πίνακα προστατεύεται μόνο από βραχυκυκλώματα (εντάσεις ρεύματος πολλαπλάσιες της ονομαστικής) από το μικροαυτόματο ή τις ασφάλειες του μετρητή, ενώ η προστασία από υπερφορτίσεις (εντάσεις ρεύματος λίγο μεγαλύτερες της ονομαστικής) εξασφαλίζεται από τις γενικές ασφάλειες του γενικού πίνακα διανομής της ΕΗΕ. Ο τρόπος εκτέλεσης της γείωσης προστασίας που παρουσιάζεται στο Σχήμα 6.1 αφορά στην περίπτωση καταναλωτών μικρής ισχύος και περιορισμένης έκτασης, όπου η γείωση του ουδέτερου αγωγού γίνεται πριν το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας της εγκατάστασης και από αυτό το σημείο αναχωρεί και ο αγωγός προστασίας, όπου συνδέονται τα μεταλλικά μέρη των συσκευών της εγκατάστασης. Σε περιπτώσεις βιομηχανικών εγκαταστάσεων ή εκτεταμένων εσωτερικών δικτύων διανομής, η γείωση του ουδέτερου αγωγού μπορεί να μην πραγματοποιείται στο μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά στο γενικό
- 10 - πίνακα ή και στους επιμέρους υποπίνακες της ΕΗΕ, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6.2. Η γείωση του ουδετέρου πριν από τους πίνακες γίνεται με ξεχωριστά ηλεκτρόδια κατάλληλης αντίστασης γείωσης. Με αυτόν τον τρόπο εκτέλεσης των γειώσεων (Σχήμα 6.2) επιτυγχάνεται σημαντική οικονομία υλικού αγωγών, αφού οι πίνακες διανομής της εγκατάστασης τροφοδοτούνται με τετραπολικά και όχι με πενταπολικά καλώδια. Πάντως, μετά το σημείο σύνδεσης του ουδέτερου αγωγού και αγωγού προστασίας πριν από τον πίνακα διανομής, απαγορεύεται η εκ νέου κοινή σύνδεση των δύο αγωγών (Ν και ΡΕ) σε οποιοδήποτε σημείο της εγκατάστασης. Σχήμα 6.2. Τρόπος εκτέλεσης γειώσεων εκτεταμένης ΕΗΕ με γείωση του ουδέτερου πριν από τον πίνακα διανομής. Η κύρια γραμμή μετρητή γενικού πίνακα και τα εξαρτήματά της (γενικός διακόπτης, γενικές ασφάλειες) υπολογίζονται βάσει της μέγιστης έντασης ρεύματος της γραμμής. Εάν είναι γνωστή η συμφωνημένη ισχύς (S) και η τάση (V) του καταναλωτή (παρ.6.1.3.1), τότε η μέγιστη ένταση της κύριας γραμμής μετρητή πίνακα για μονοφασικό και τριφασικό καταναλωτή είναι (εξ.3.19) I S V (6.1) και I S 3V (6.2) αντίστοιχα. Είναι προφανές ότι η μέγιστη ένταση της κύριας γραμμής μετρητή - πίνακα, με βάση την οποία θα επιλεγεί και η διατομή των αγωγών του καλωδίου, εξαρτάται από τη μέγιστη δυνατή ισχύ που ο καταναλωτής θα απαιτήσει από το δίκτυο της ΔΕΗ. Στην μέγιστη αυτή ισχύ, η οποία ονομάζεται και μέγιστη ισχύς ζήτησης της εγκατάστασης, πρέπει να προβλέπεται και τυχόν μελλοντική επαύξηση της εγκαταστημένης ισχύος.
- 11 - Σε ΕΗΕ με εκτεταμένα εσωτερικά δίκτυα (π.χ. βιομηχανικές, εμπορικές κλπ. εγκαταστάσεις) τα ηλεκτρικά φορτία ομαδοποιούνται σε φορτία κίνησης (ηλεκτρικοί κινητήρες), φορτία φωτισμού και φορτία ρευματοδοτών, τα οποία τροφοδοτούνται από ξεχωριστούς υποπίνακες (Σχήμα 6.2) και οι οποίοι συνδέονται μέσω παροχών από το γενικό πίνακα φωτισμού κίνησης (ΓΠΦΚ). Στις περιπτώσεις αυτές απαιτείται η γνώση της μέγιστης έντασης ζήτησης της παροχής του υποπίνακα, προκειμένου να επιλεγεί η διατομή των αγωγών της παροχής του. Πίνακας 6.4. Συντελεστής ζήτησης φορτίων φωτισμού ρευματοδοτών Είδος οικοδομής Τμήμα του φορτίου φωτισμού και ρευματοδοτών σε (W), στο οποίο Συντελεστής ζήτησης (%) εφαρμόζεται ο συντελεστής ζήτησης Τα πρώτα 3000 ή λιγότερα 100 Κατοικίες Τα επόμενα 3001 έως 120.00 35 Τα υπόλοιπα πάνω από 120.00 25 Νοσοκομεία Τα πρώτα 50.000 ή λιγότερα 40 Τα υπόλοιπα πάνω από 50.000 20 Τα πρώτα 20.000 ή λιγότερα 50 Ξενοδοχεία, μοτέλ, κλπ. Τα επόμενα 20.001 έως 100.000 40 Τα υπόλοιπα πάνω από 100.000 30 Αποθήκες Τα πρώτα 12.500 ή λιγότερα 100 Τα υπόλοιπα πάνω από 12.500 50 Λοιπές οικοδομές Το συνολικό φορτίο 100 Παρατήρηση: Οι συντελεστές ζήτησης του πίνακα δεν πρέπει να εφαρμόζονται σε φορτία κύριων γραμμών γενικών πινάκων ή υποπινάκων τροφοδότησης χώρων νοσοκομείων, ξενοδοχείων, μοτέλ κλπ., όπου μπορεί να χρησιμοποιείται ταυτόχρονα το συνολικό φορτίο φωτισμού (π.χ. χειρουργεία, αίθουσες χορού, τραπεζαρίες). Πίνακας 6.5. Συντελεστής ζήτησης φορτίων κίνησης Κινητήρες εγκατεστημένοι μέσα σε: Συντελεστής ζήτησης Τρόπος εφαρμογής Αγροτικές, βιοτεχνικές και εμπορικές εκμεταλλεύσεις 0,4 έως 0,7 Βιομηχανικές εκμεταλλεύσεις 0,6 έως 0,9 Οι συντελεστές ζήτησης εφαρμόζονται στο άθροισμα των ονομαστικών εντάσεων ή των ονομαστικών ισχύων σε (kva) και όχι σε (kw) λόγω της ύπαρξης συντελεστή ισχύος Παρατηρήσεις (1) Οι μεγάλοι συντελεστές ζήτησης εφαρμόζονται σε μικρό πλήθος φορτίων, ενώ οι μικροί σε μεγάλο πλήθος φορτίων. (2) Επί τον κατάλληλο συντελεστή ζήτησης πολλαπλασιάζεται το άθροισμα της ονομαστικής έντασης της ασφάλειας που αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο κινητήρα κύριας γραμμής και των ονομαστικών εντάσεων των υπόλοιπων κινητήρων της κύριας γραμμής. Η μέγιστη αναμενόμενη ένταση ρεύματος παροχής υποπίνακα μπορεί να προκύψει από το άθροισμα των μέγιστων εντάσεων των κυκλωμάτων διακλάδωσης του υποπίνακα επί ένα συντελεστή ζήτησης (συντελεστής ταυτοχρονισμού), αφού τα κυκλώματα διακλάδωσης δε λειτουργούν ποτέ όλα μαζί ταυτόχρονα. Εάν, όμως, ο υποπίνακας τροφοδοτεί διαφορετικά φορτία, τότε ο συντελεστής ζήτησης είναι διαφορετικός για τις διάφορες κατηγορίες φορτίων. Στην περίπτωση αυτή, τα φορτία του υποπίνακα
- 12 - ομαδοποιούνται και σε κάθε είδος φορτίου εφαρμόζεται ο αντίστοιχος συντελεστής ζήτησης. Το άθροισμα των αντίστοιχων ισχύων ζήτησης των κυκλωμάτων διακλάδωσης ισούται με τη μέγιστη αναμενόμενη ισχύ ζήτησης του υποπίνακα, από την οποία προκύπτει η ένταση γραμμής του υποπίνακα. Στους Πίνακες 6.4 έως 6.7 δίνονται εμπειρικές τιμές του συντελεστή ζήτησης διαφόρων φορτίων [8]. Πίνακας 6.6. Μέγιστη ζήτηση και συντελεστές ζήτησης οικιακών ηλεκτρικών μαγειρείων και λοιπών οικιακών ηλεκτρικών μαγειρικών συσκευών. Πλήθος συσκευών Μέγιστη ζήτηση (kw) ΣΤΗΛΗ Α (Ισχύς συσκευών όχι μεγαλύτερη από 12 kw) ΣΤΗΛΗ Β (Ισχύς συσκευών μεγαλύτερη από 1,75 kw και μικρότερη από 3,5 kw) Συντελεστές ζήτησης (%) ΣΤΗΛΗ Γ (Ισχύς συσκευών από 3,5 kw έως και 8,75 kw) 1 8 80 80 2 11 75 65 3 14 70 55 4 17 66 50 Παρατηρήσεις (1) Για ηλεκτρικές κουζίνες ονομαστικής ισχύος πάνω από 12 (kw)έως 27 (kw), που είναι όλες της ίδιας ισχύος, η μέγιστη ζήτηση της στήλης Α πρέπει να αυξηθεί κατά 5 % για κάθε πρόσθετο (kw) ονομαστικής ισχύος πάνω από 12 (kw). Εάν οι κουζίνες αυτές έχουν διαφορετική ισχύ, βρίσκεται ο μέσος όρος της ονομαστικής ισχύος τους και θεωρούνται όλες ότι έχουν τώρα την ίδια ισχύ, ίση προς το μέσο όρο τους. (2) Για μαγειρεία ισχύος από 1,75 (kw) έως 8,75 (kw) αντί για τη μέγιστη ζήτηση, που δίνεται στη στήλη Α, χρησιμοποιούνται οι συντελεστές ζήτησης των στηλών Β και Γ. (3) Στη στήλη Α, ανάλογα με το πλήθος των συνδεμένων συσκευών, δίνεται απευθείας η συνολική ζήτηση, που πρέπει να ληφθεί υπόψη για να υπολογιστεί το φορτίο της κύριας γραμμής. Στη ζήτηση αυτή, δηλαδή, έχει υπολογιστεί ο ετεροχρονισμός των φορτίων. (4) Για τον υπολογισμό των γραμμών των κυκλωμάτων διακλάδωσης, που τροφοδοτούν τις ηλεκτρικές κουζίνες, χρησιμοποιείται ο παραπάνω πίνακας, με την προϋπόθεση ότι η συνδεμένη στο κύκλωμα διακλάδωσης κουζίνα είναι πλήρης, δηλαδή αποτελείται από μαγειρικές εστίες, κλίβανο κλπ. Εάν στο ίδιο κύκλωμα διακλάδωσης συνδέονται μία επιτραπέζια κουζίνα και ένας ή δύο εντοιχισμένοι κλίβανοι, το σύνολο θεωρείται πλήρης κουζίνα. (6.1.3.3) Ηλεκτρικοί πίνακες διανομής ΕΗΕ Οι ηλεκτρικοί πίνακες χρησιμοποιούνται για τη διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας προς τα ηλεκτρικά φορτία, καθώς και για τους χειρισμούς ελέγχου και λειτουργίας των φορτίων της εγκατάστασης. Η τοποθέτηση ενός ηλεκτρικού πίνακα διανομής γίνεται σε τέτοιο σημείο του χώρου, ώστε να παρέχεται η δυνατότητα της εύκολης χρήσης του (εύκολη προσπέλαση), της προφύλαξής του από καταπονήσεις και ταυτόχρονα της προστασίας του από υγρασία. Ακόμη, πρέπει να τοποθετείται σε κεντρικό σημείο του χώρου του κτιρίου, ώστε τα κυκλώματα διακλάδωσης που αναχωρούν από αυτόν να έχουν περίπου το ίδιο μήκος γραμμής. Οι ηλεκτρικοί πίνακες περιέχουν τα μέσα προστασίας, αυτόματους ή ασφάλειες, μέσα ελέγχου, χρονοδιακόπτες, ρελαί, όργανα μέτρησης, αμπερόμετρα, βολτόμετρα, ενδεικτικές λυχνίες (σημάνσεις) και γενικότερα ότι είναι αναγκαίο για την προστασία, λειτουργία και έλεγχο των κυκλωμάτων που τροφοδοτούν. Οι πίνακες διανομής διακρίνονται σε μονοφασικούς και τριφασικούς.
- 13 - Πίνακας 6.7. Συντελεστές ζήτησης συσκευών εκτός από οικιακές ηλεκτρικές κουζίνες. Είδος συσκευής Ηλεκτρικά μαγειρεία, θερμοσίφωνες και λοιπές συσκευές επαγγελματικών μαγειρείων Πλήθος συσκευών συνδεμένων στην Συντελεστής ζήτησης (%) κύρια γραμμή 1 100 2 100 3 90 4 80 5 70 6 και άνω 65 Οικιακά ηλεκτρικά στεγνωτήρια - 100 ρούχων Σταθερές ηλεκτρικές συσκευές, Έως 3 εκτός από ηλεκτρικές κουζίνες, 100 στεγνωτήρια ρούχων και συσκευές κλιματισμού. Συσκευές ηλεκτρικής θέρμανσης 4 και άνω 75 χώρων με ιδιαίτερο έλεγχο. Συσκευές κεντρικής ηλεκτρικής 100 θέρμανσης χώρων Παρατήρηση Κατά την πρόσθεση των διαφόρων φορτίων που συνδέονται στην κύρια γραμμή, για τον υπολογισμό της φόρτισης της γραμμής μεταξύ δύο κατηγοριών φορτίων, τα οποία αποκλείεται να λειτουργούν ταυτόχρονα, παραλείπεται η κατηγορία φορτίου με την μικρότερη ισχύ. Π.χ. μεταξύ του φορτίου κλιματισμού (ψύξη) και του φορτίου θέρμανσης λαμβάνεται υπόψη το μεγαλύτερο φορτίο πολλαπλασιασμένου επί το συντελεστή ζήτησης, εάν απαιτείται. Σε μικρούς καταναλωτές, πχ. κατοικίες, αρκεί η τοποθέτηση μόνο ενός πίνακα. Όμως, σε μεγάλες κατοικίες, π.χ. διώροφη κατοικία, μπορεί να προβλεφθεί ένας γενικός πίνακας στο ισόγειο και από ένας υποπίνακας στον όροφο και το λεβητοστάσιο της οικοδομής. Σε βιομηχανικά και επαγγελματικά κτίρια με μεγάλη έκταση, τα σημεία κατανάλωσης (φορτία) είναι διασκορπισμένα σε διάφορους χώρους του κτιρίου και επομένως, εκτός από το γενικό πίνακα διανομής, απαιτείται η τοποθέτηση πρόσθετων υποπινάκων διανομής σε διάφορα σημεία του κτιρίου. Συνήθως, τα φορτία ομαδοποιούνται (σε φορτία κίνησης, φωτισμού, ρευματοδοτών, γενικής χρήσης) και τροφοδοτούνται από ξεχωριστό υποπίνακα. Στη συνέχεια, οι υποπίνακες τροφοδοτούνται με ξεχωριστά καλώδια (παροχές) από το γενικό πίνακα διανομής της εγκατάστασης. Ο βασικός εξοπλισμός ενός ηλεκτρικού πίνακα ΕΗΕ είναι: ο γενικός διακόπτης (μονοπολικός ή τριπολικός), οι γενικές ασφάλειες τήξης, ο διακόπτης διαφυγής έντασης (ΔΔΕ), οι ενδεικτικές λυχνίες, οι ζυγοί (μπάρες) διακλάδωσης των αγωγών φάσεων ουδετέρου - γείωσης και τα μέσα προστασίας και λειτουργίας των κυκλωμάτων διακλάδωσης, που αναχωρούν από τους ζυγούς του πίνακα. Τα κυκλώματα διακλάδωσης προστατεύονται από βραχυκυκλώματα και υπερφορτίσεις είτε με ασφάλειες τήξης είτε με μικροαυτόματους διακόπτες (ραγοδιακόπτες). Σε κυκλώματα διακλάδωσης που τροφοδοτούν φορτία με ισχύ μεγαλύτερη από 1,5 (kw) επιβάλλεται η ύπαρξη διπολικού διακόπτη, για την ταυτόχρονη διακοπή της φάσης και του ουδετέρου (L, N). Δεν τοποθετείται διακοπτικό στοιχείο στον αγωγό προστασίας (ΡΕ).
- 14 - Η εσωτερική περιγραφή των στοιχείων και της συνδεσμολογίας ενός πίνακα ΕΗΕ επιτυγχάνεται με τη μονογραμμική σχεδίαση του ηλεκτρικού πίνακα, όπου παρουσιάζονται με σύμβολα τα στοιχεία που προβλέπονται για την προστασία και λειτουργία των γραμμών διακλάδωσης και της κύριας παροχής μετρητή πίνακα, καθώς και οι πληροφορίες σχετικά με τις γραμμές των κυκλωμάτων διακλάδωσης. Στα Σχήματα 6.3 και 6.4 παρουσιάζονται παραδείγματα μονοφασικού και τριφασικού πίνακα αντίστοιχα, ενώ στο Σχήμα 6.5 δίνεται παράδειγμα διάταξης γενικού πίνακα και υποπινάκων διανομής βιομηχανικής ηλεκτρικής εγκατάστασης. Περισσότερες πληροφορίες για τους ηλεκτρικούς πίνακες ΕΗΕ παρέχονται στο Κεφάλαιο 10 του συγγράμματος [1], καθώς και στις αναφορές [2]-[4], [7], [14]. Σχήμα 6.3. Μονογραμμικό σχέδιο πίνακα μονοφασικού καταναλωτή με κυκλώματα φωτισμού, ρευματοδοτών και σταθερών ηλεκτρικών συσκευών.
- 15 - Σχήμα 6.4. Μονογραμμικό σχέδιο πίνακα τριφασικού καταναλωτή με κυκλώματα φωτισμού, ρευματοδοτών και σταθερών ηλεκτρικών συσκευών.
- 16 - Η κατανομή του φορτίου στις τρεις φάσεις ενός τριφασικού πίνακα πρέπει να γίνεται έτσι, ώστε κάθε φάση να φορτίζεται περίπου με την ίδια πραγματική ισχύ και τον ίδιο συντελεστή ισχύος. Υπό αυτή την προϋπόθεση, το φορτίο του καταναλωτή ισοκατανέμεται στις τρεις φάσεις και θεωρείται προσεγγιστικά ως ένα συμμετρικό τριφασικό φορτίο. Ο περιορισμός αυτός είναι και απαίτηση της ΔΕΗ. (α) Σχήμα 6.5. (Συνεχίζεται).
- 17 - (β) Σχήμα 6.5. (α) Παράδειγμα γενικού πίνακα και υποπινάκων φωτισμού-κίνησης βιομηχανικής εγκατάστασης. (β) Ανάπτυξη ΓΠΦΚ και ΥΠΦ Ι (μονογραμμικά διαγράμματα).
- 18 - (6.1.3.4) Κυκλώματα διακλάδωσης ΕΗΕ Τα ηλεκτρικά κυκλώματα μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης είναι οι γραμμές τροφοδότησης, μέσω των οποίων γίνεται η διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας προς τις καταναλώσεις. Οι γραμμές τροφοδότησης αναχωρούν από τον πίνακα και καταλήγουν στα φορτία της εγκατάστασης. Τα ηλεκτρικά φορτία μιας κατοικίας είναι του φωτισμού, των ρευματοδοτών (ή πριζών), των φορητών και σταθερών οικιακών συσκευών. Τα ηλεκτρικά φορτία μιας βιομηχανικής εγκατάστασης είναι του γενικού και τοπικού φωτισμού, των ρευματοδοτών, του φορητού και σταθερού βιομηχανικού ηλεκτρικού εξοπλισμού και των φορτίων κίνησης, δηλαδή των ηλεκτρικών κινητήρων. Το πρώτο βήμα της μελέτης μιας ΕΗΕ είναι ο καθορισμός του πλήθους, του είδους και της ισχύος των καταναλώσεων (φορτίων) της εγκατάστασης, καθώς επίσης και ο προσδιορισμός της θέσης των φορτίων στην κάτοψη του κτιρίου. Στη συνέχεια, αποφασίζεται ο αναγκαίος αριθμός των ανεξάρτητων κυκλωμάτων διακλάδωσης της ΕΗΕ, τα οποία θα τροφοδοτήσουν τις καταναλώσεις. Γενικώς, τα διάφορα είδη φορτίων ομαδοποιούνται (π.χ. φορτία φωτισμού, ρευματοδοτών κλπ.) και τροφοδοτούνται με περισσότερα από ένα ανεξάρτητα μεταξύ τους κυκλώματα. Με αυτό τον τρόπο, εξασφαλίζεται η απομόνωση ενός πιθανού σφάλματος σε κάποιο κύκλωμα και ο περιορισμός των επιδράσεων αυτού του σφάλματος στα υπόλοιπα ανεξάρτητα κυκλώματα. Η ηλεκτρική εγκατάσταση μιας κατοικίας μπορεί να περιλαμβάνει τα εξής ανεξάρτητα ηλεκτρικά κυκλώματα. 1. Κυκλώματα φωτισμού για την τροφοδότηση των φωτιστικών σημείων της κατοικίας. 2. Κυκλώματα ρευματοδοτών για την τροφοδότηση φορητών συσκευών μικρής ισχύος. 3. Κυκλώματα ενισχυμένων ρευματοδοτών για την τροφοδότηση φορτίων ισχύος μεγαλύτερης από 1,5 (kw). 4. Κύκλωμα τροφοδότησης ηλεκτρικού μαγειρείου. 5. Κύκλωμα τροφοδότησης ηλεκτρικού θερμοσίφωνα λουτρού. 6. Κύκλωμα τροφοδότησης ηλεκτρικού θερμοσίφωνα ηλιακού συλλέκτη. 7. Κύκλωμα τροφοδότησης πλυντηρίου πιάτων και πλυντηρίου ρούχων. 8. Κύκλωμα (τριφασικό) τροφοδότησης ταχυθερμοσίφωνα. 9. Κυκλώματα τροφοδότησης κλιματιστικών συσκευών. 10. Κυκλώματα (τριφασικά) τροφοδότησης σωμάτων θερμοσυσσωρευτών. 11. Κύκλωμα παροχής υποπίνακα λεβητοστασίου. Σε ένα βιομηχανικό κτίριο υπάρχουν πολλές κατηγορίες χώρων, όπως ο κύριος χώρος παραγωγής, ο χώρος ηλεκτρικής υπηρεσίας (υποσταθμός), οι χώροι αποθήκευσης προϊόντων, τα γραφεία διοίκησης, το εστιατόριο κλπ., στους οποίους πρέπει να προβλέπονται τα αναγκαία κυκλώματα διακλάδωσης για την τροφοδότηση των φορτίων που εγκαθίστανται στους χώρους αυτούς. Έτσι, σε μία βιομηχανική
- 19 - εγκατάσταση, εκτός από τα κυκλώματα που αναφέρθηκαν προηγουμένως για κατοικίες, απαιτούνται και επιπλέον κυκλώματα, όπως κυκλώματα τροφοδότησης ηλεκτρικών κινητήρων, κυκλώματα τροφοδότησης ειδικού ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού (π.χ. φούρνοι παραγωγής θερμότητας, μονάδα παραγωγής πεπιεσμένου αέρα για τη λειτουργία αεροεργαλείων κλπ.), κυκλώματα εξωτερικού φωτισμού, κυκλώματα ενεργητικής πυροπροστασίας (κυκλώματα πυρανίχνευσης, φωτισμού ασφαλείας οδεύσεων διαφυγής, αγγελτήρων κλπ.). Οι γραμμές των κυκλωμάτων μπορεί να είναι πολυπολικά καλώδια, τα οποία φέρουν τον κατάλληλο αριθμό αγωγών ή να είναι μεμονωμένοι αγωγοί, οι οποίοι τοποθετούνται μέσα σε πλαστικούς ή μεταλλικούς προστατευτικούς ηλεκτρολογικούς σωλήνες. Οι γραμμές των μονοφασικών κυκλωμάτων φέρουν τρεις αγωγούς, τη φάση (L), τον ουδέτερο (Ν) και τον αγωγό προστασίας (ΡΕ). Οι γραμμές των τριφασικών κυκλωμάτων φέρουν τέσσερις αγωγούς, τις τρεις φάσεις (L 1, L 2, L 3 ) και τον αγωγό προστασίας (ΡΕ), όταν πρόκειται για συμμετρικό τριφασικό φορτίο, ενώ για μη συμμετρικό τριφασικό φορτίο φέρουν επιπλέον και τον ουδέτερο αγωγό (Ν). Οι διάφοροι τρόποι εγκατάστασης των γραμμών περιγράφονται στο πρότυπο CENELEC HD 384.5.52. Έτσι, η εγκατάσταση των γραμμών μπορεί να γίνει [1]-[4]: 1. Πάνω σε τοίχο μέσα σε σωλήνες. 2. Με απευθείας τοποθέτηση πάνω σε τοίχο με στηρίγματα. 3. Με απευθείας τοποθέτηση καλωδίου ή σωλήνα μέσα σε επίχρισμα (σουβάς) μονωμένου ή μη μονωμένου τοίχου. 4. Με απευθείας τοποθέτηση καλωδίων πάνω σε σχάρα. 5. Με απευθείας τοποθέτηση καλωδίων με μηχανική προστασία πάνω σε δάπεδο. Η μηχανική προστασία εξασφαλίζεται με την τοποθέτηση των καλωδίων μέσα σε χαλυβδοσωλήνες. 6. Εναερίως με στήριξη ή όχι σε χαλύβδινο συρματόσχοινο. 7. Μέσα στο έδαφος σε σωλήνες πλαστικούς, μεταλλικούς ή τσιμεντοσωλήνες. 8. Μέσα στο νερό, π.χ. για την τροφοδοσία υποβρύχιων αντλιών. Η επιλογή των μεμονωμένων αγωγών ή του πολυπολικού καλωδίου ενός κυκλώματος διακλάδωσης γίνεται με βάση τη διατομή, το είδος της μόνωσης, το πλήθος και το υλικό των αγωγών της γραμμής. Τα καλώδια που χρησιμοποιούνται συνήθως στα κυκλώματα διακλάδωσης των ΕΗΕ είναι χάλκινα με θερμοπλαστική μόνωση ή με μόνωση από σιλικόνη. Η διατομή των αγωγών της γραμμής υπολογίζεται, λαμβάνοντας υπόψη το μήκος της γραμμής, το ηλεκτρικό φορτίο που εξυπηρετεί η γραμμή και την επιτρεπτή πτώση τάσης πάνω στη γραμμή. Η διαδικασία επιλογής της διατομής αγωγών κυκλώματος παρουσιάζεται στην παρ.(6.2). Το πλήθος των αγωγών μιας γραμμής κυκλώματος διακλάδωσης προσδιορίζεται από τον αριθμό των φάσεων του φορτίου (μονοφασικό ή τριφασικό) και από τον τύπο του δικτύου (εδώ εξετάζονται μόνο τα ουδετερογειωμένα δίκτυα ΤΝ-S της ΔΕΗ).
- 20 - (6.2) Αγωγοί και καλώδια ΕΗΕ Αναλυτική περιγραφή των τύπων των μονωμένων αγωγών και καλωδίων που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις ΧΤ και ΜΤ, καθώς και ο προσδιορισμός των διατομών των καλωδίων και της προστασίας τους παρουσιάζεται στα Κεφάλαια 6 και 7 του συγγράμματος [1], καθώς και στις αναφορές [2]-[5], [14]. Στην παρούσα παράγραφο, παρουσιάζεται σύντομα η διαδικασία επιλογής της διατομής των αγωγών μιας ηλεκτρικής γραμμής, λαμβάνοντας υπόψη τον τρόπο εγκατάστασης, την επιτρεπτή πτώση τάσης, το μήκος και το φορτίο της γραμμής. Η επιλογή της διατομής των αγωγών της γραμμής γίνεται από πίνακες, με βάση τον τρόπο εγκατάστασης της γραμμής, την ένταση φόρτισης και το είδος της μόνωσης των αγωγών. Ο φοιτητής θα πρέπει να αναζητήσει τους πίνακες επιλογής αγωγών και καλωδίων, καθώς και οποιαδήποτε άλλη πληροφορία σχετικά με τον υπολογισμό της διατομής αγωγών στο σύγγραμμα [1], στο οποίο γίνεται στη συνέχεια αναφορά. Γενικώς, η φόρτιση ενός καλωδίου πρέπει να είναι υπολογισμένη έτσι, ώστε να μην προκαλείται αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, δημιουργώντας δυσμενείς συνθήκες λειτουργίας του καλωδίου. Ο χαρακτηρισμός των καλωδίων ΧΤ γίνεται σύμφωνα με την κωδικοποίηση που περιγράφεται στον Πίνακα 6.9 [1]. Για τις εγκαταστάσεις ΧΤ 400/230(V) και ανάλογα με τις απαιτήσεις περιβάλλοντος, χρησιμοποιούνται συνήθως τα εξής είδη καλωδίων: Καλώδια JIVV-12 κατά IEC 60502 ή ΕΛΟΤ 843 ή ΝΥΥ κατά VDE 0271 είναι κατάλληλα για εγκατάσταση σε περιβάλλοντα υψηλών απαιτήσεων, όπως χώμα, νερό. Καλώδια H 05VV-R ή A 05VV-R κατά CENELEC ή NYM κατά VDE 0250 είναι κατάλληλα για εγκατάσταση στον αέρα, μέσα ή πάνω σε επίχρισμα (σουβά). Εάν πρόκειται για μονόκλωνους μονωμένους αγωγούς με απλή μόνωση τύπου H 05VV-U1 ή NYA, τότε πρέπει για λόγους προστασίας να τοποθετούνται μέσα σε προστατευτικό σωλήνα. Αυτό επιβάλλεται, γιατί η απλή μόνωση δε θεωρείται ασφαλής μόνωση για αποφυγή ηλεκτροπληξίας. Πεπλατυσμένα καλώδια επιτρέπονται μόνο μέσα σε επίχρισμα ή σε κοιλότητες του τοίχου, όχι όμως πίσω από γυψοσανίδες. Τα πεπλατυσμένα καλώδια δεν επιτρέπεται να εγκαθίστανται σε δέσμες όλα μαζί το ένα πάνω στο άλλο. Καλώδια H 05VV-F ή H 05RN-F είναι κατάλληλα για εύκαμπτες συνδέσεις, π.χ. μπαλαντέζες κλπ. Για τις εγκαταστάσεις ΜΤ 12/20 (kv) χρησιμοποιούνται τα καλώδια από δικτυωμένο πολυαιθυλένιο N2XSY κατά VDE 273 ή XLPE κατά IEC 60502 ή ΕΛΟΤ 1029, τα οποία είναι κατάλληλα για τοποθέτηση στο έδαφος ή στο νερό.
- 21 - (6.2.1) Υπολογισμός μέγιστης επιτρεπόμενης θερμικής φόρτισης αγωγών και καλωδίων ΧΤ για εγκαταστάσεις εκτός εδάφους (πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384.5.523) Τα όσα αναφέρονται στη συνέχεια αφορούν καλώδια τάσεων μέχρι 1000 (V) για ΕΡ ή 1400 (V) για ΣΡ. Το επιτρεπόμενο ρεύμα συνεχούς φόρτισης ενός αγωγού ή καλωδίου υπολογίζεται από τη σχέση: I I0 f fn (6.3) Όπου: I 0 είναι το όριο του ρεύματος φόρτισης ή η ένταση αναφοράς (πίνακες 7.3a, 7.3b, 7.4, [1]) για συγκεκριμένη διατομή των αγωγών του καλωδίου και ισχύει για θερμοκρασία περιβάλλοντος 30 0 C και μονωτικό PVC. f θ είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας περιβάλλοντος (πίνακας 7.5, [1]), όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι διαφορετική από 30 0 C. f n είναι ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων (πίνακες 7.6, 7.7, 7.8, [1]), δηλαδή όταν υπάρχουν περισσότερα από ένα ομαδοποιημένα κυκλώματα ή περισσότερα από ένα πολυπολικά καλώδια σε επαφή ή σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Η εξ.(6.3) χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της μέγιστης επιτρεπτής φόρτισης ενός καλωδίου με ανώτατο όριο φόρτισης ρεύματος, I 0, όταν οι συντελεστές θερμοκρασίας (f θ ) και πλήθους κυκλωμάτων (f n ) είναι < 1,0. Εάν, τώρα, είναι γνωστή η ονομαστική ένταση ρεύματος ενός καλωδίου, I b, και ζητείται να επιλεγεί η κατάλληλη διατομή των αγωγών του καλωδίου, τότε η διατομή επιλέγεται με βάση την ένταση ρεύματος: ' Ib Ib f f Από τους πίνακες του Κεφαλαίου 7, [1], επιλέγεται διατομή με ικανότητα μεταφοράς ρεύματος I 0 I b. n (6.4) Παράδειγμα 6.1 Κύκλωμα ΕΗΕ αποτελείται από τρεις μονωμένους αγωγούς τύπου H 05VV-U1 ή NYA διατομής 6 mm 2 (L, N, PE), οι οποίοι τοποθετούνται μέσα σε πλαστικό σωλήνα για λόγους προστασίας. Ο σωλήνας εγκαθίσταται κάτω από το σουβά (επίχρισμα) του τοίχου. Ο συντελεστής ταυτοχρονισμού είναι 100 % και η θερμοκρασία περιβάλλοντος 40 0 C. Να υπολογιστεί η μέγιστη επιτρεπτή ένταση φόρτισης των αγωγών, όταν ο τοίχος είναι: (α) χωρίς θερμομόνωση και (β) με θερμομόνωση. Λύση Οι αγωγοί έχουν μόνωση μανδύα από PVC (V) με μέγιστη επιτρεπτή θερμοκρασία περιβάλλοντος τους 30 0 C. Ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι (πίνακας 7.5, [1]): f θ = 0,87. Το κύκλωμα είναι μονοφασικό αποτελούμενο από τους αγωγούς της φάσης (L), του ουδετέρου (Ν) και του αγωγού προστασίας (ΡΕ) και επομένως ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων (πίνακας 7.6, [1]) είναι: f n = 1,0. Στο μονοφασικό κύκλωμα ο αριθμός των ενεργών αγωγών είναι δύο, ο αγωγός φάσης, που τροφοδοτεί με ρεύμα το φορτίο και ο αγωγός ουδετέρου, μέσω του οποίου το ρεύμα επιστρέφει στην πηγή. Ενεργοί αγωγοί είναι μόνο οι αγωγοί που διαρρέονται από ηλεκτρικό ρεύμα. Πρέπει να σημειωθεί ότι σε ένα συμμετρικό τριφασικό σύστημα ενεργοί αγωγοί είναι μόνο οι αγωγοί των τριών φάσεων (L 1,
- 22 - L 2, L 3 ), αφού ο ουδέτερος αγωγός δε διαρρέεται από ρεύμα (εξ.3.84). Ο αγωγός ΡΕ δε θεωρείται ενεργός αγωγός, επειδή δε διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. (α) Τοποθέτηση του σωλήνα σε μη μονωμένο τοίχο Η ένταση αναφοράς (Ι 0 ) προκύπτει από τον πίνακα 7.3b, στήλη 7, [1]. Για διατομή 6 mm 2 είναι: Ι 0 = 40 (Α). Η μέγιστη επιτρεπτή ένταση του ρεύματος φόρτισης των αγωγών είναι (εξ.6.3): I I0 f fn 400,871,0 34,8( A). (β) Τοποθέτηση του σωλήνα σε μονωμένο τοίχο Η ένταση αναφοράς (Ι 0 ) προκύπτει από τον πίνακα 7.3a, στήλη 4, [1]. Για διατομή 6 mm 2 είναι: Ι 0 = 34 (Α). Η μέγιστη επιτρεπτή ένταση του ρεύματος φόρτισης των αγωγών είναι: I I0 f fn 340,871, 029,58( A). Παράδειγμα 6.2 Τέσσερα καλώδια κυκλωμάτων διακλάδωσης ΕΗΕ κατοικίας τύπου H 05VV-U ή A 05VV-U ή NYM εγκαθίστανται σε κανάλι σε τοίχο κάτω από το σουβά. Τα καλώδια είναι διατομής: 3*1,5 mm 2, 3*2,5 mm 2, 3*4 mm 2 και 3*6 mm 2. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι 35 0 C και ο συντελεστής ταυτοχρονισμού των καλωδίων είναι 100 %. Ζητείται να προσδιοριστεί η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος των καλωδίων για τοίχο με και χωρίς θερμομόνωση για τις εξής περιπτώσεις γειτνίασης των καλωδίων: (α) τα καλώδια είναι σε επαφή το ένα με το άλλο και (β) τα καλώδια δεν είναι σε επαφή μεταξύ τους, η δε απόσταση μεταξύ τους υπερβαίνει το διπλάσιο της διαμέτρου των καλωδίων. Λύση Ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι (πίνακας 7.5, [1]): f θ = 0,94. (α) Τα καλώδια είναι σε επαφή μεταξύ τους Ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων είναι (πίνακας 7.6, [1]): f n = 0,65. Για εγκατάσταση σε τοίχο με θερμομόνωση το ρεύμα αναφοράς των καλωδίων είναι (πίνακας 7.3a, [1]): Για καλώδιο διατομής 1,5 mm 2 : I 0 = 14,5 (A). Για καλώδιο διατομής 2,5 mm 2 : I 0 = 19,5 (A). Για καλώδιο διατομής 4 mm 2 : I 0 = 26 (A). Για καλώδιο διατομής 6 mm 2 : I 0 = 34 (A). Και η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος (εξ.6.3): Για το καλώδιο 3*1,5 mm 2 : I I0 f fn 14,50,940,65 8,86( A). Για το καλώδιο 3*2,5 mm 2 : I I0 f f 19,50,940,65 11,91( A). Για το καλώδιο 3*4 mm 2 : Για το καλώδιο 3*6 mm 2 : n I I0 f fn 260, 940,6515,89( A). I I0 f fn 340,940,6520,78( A).
- 23 - Για εγκατάσταση σε τοίχο χωρίς θερμομόνωση το ρεύμα αναφοράς των καλωδίων είναι (πίνακας 7.3b, [1]): Για καλώδιο διατομής 1,5 mm 2 : I 0 = 19 (A). Για καλώδιο διατομής 2,5 mm 2 : I 0 = 26 (A). Για καλώδιο διατομής 4 mm 2 : I 0 = 35 (A). Για καλώδιο διατομής 6 mm 2 : I 0 = 44 (A). Και η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος (εξ.6.3): Για το καλώδιο 3*1,5 mm 2 : Για το καλώδιο 3*2,5 mm 2 : Για το καλώδιο 3*4 mm 2 : Για το καλώδιο 3*6 mm 2 : I I0 f fn 190,940,65 11,61( A). I I0 f fn 260, 940,6515,89( A). I I0 f fn 350,940,65 21,39( A). I I0 f fn 440,940,65 26,88( A). (β) Τα καλώδια δεν είναι σε επαφή μεταξύ τους Επειδή τα καλώδια δεν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων είναι: f n =1,0. Για εγκατάσταση σε τοίχο με θερμομόνωση, η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος των καλωδίων είναι: Για το καλώδιο 3*1,5 mm 2 : I I0 f fn 14,50,941,0 13,63( A). Για το καλώδιο 3*2,5 mm 2 : I I0 f f 19,50,941,0 18,33( A). Για το καλώδιο 3*4 mm 2 : I I0 f fn 260,941,0 24,44( A). Για το καλώδιο 3*6 mm 2 : I I0 f f 340,941,0 31,96( A). n n Για εγκατάσταση σε τοίχο χωρίς θερμομόνωση, η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος των καλωδίων είναι: Για το καλώδιο 3*1,5 mm 2 : Για το καλώδιο 3*2,5 mm 2 : I I0 f fn 190,94 1,0 17,86( A). I I0 f fn 260,941,0 24,44( A). Για το καλώδιο 3*4 mm 2 : I I0 f fn 350,941, 032,90( A). Για το καλώδιο 3*6 mm 2 : Παράδειγμα 6.3 I I0 f fn 440,941, 041,36( A). Τριφασικό κύκλωμα διακλάδωσης ΕΗΕ κατοικίας τροφοδοτεί ταχυθερμοσίφωνα ονομαστικής ισχύος 18 (kw). Η ΕΗΕ συνδέεται σε δίκτυο ΧΤ της ΔΕΗ πολικής τάσης (ενεργός τιμή) 400 (V) και συχνότητας 50 (Hz). Το κύκλωμα διακλάδωσης κατασκευάζεται από καλώδιο τύπου ΝΥΜ. Το καλώδιο εντοιχίζεται μαζί με άλλα τέσσερα διπολικά καλώδια σε επαφή μεταξύ τους μέσα στο ίδιο κανάλι σε τοίχο χωρίς
- 24 - θερμομόνωση κάτω από το σουβά. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι 35 0 C. Ζητείται να επιλεγεί το πλήθος και η διατομή των αγωγών του καλωδίου. Λύση Ο ταχυθερμοσίφωνας είναι μια τριφασική συσκευή θέρμανσης νερού σε μικρό χρόνο. Διαθέτει τρεις ωμικές αντιστάσεις της ιδίας τιμής αντίστασης, οι οποίες συνδέονται σε αστέρα ή τρίγωνο. Δηλαδή, ο ταχυθερμοσίφωνας αποτελεί ένα συμμετρικό τριφασικό φορτίο και επομένως δεν απαιτείται ουδέτερος αγωγός (παρ.3.2.3). Για το λόγο αυτό, το καλώδιο του κυκλώματος τροφοδότησης του ταχυθερμοσίφωνα θα έχει τέσσερις αγωγούς, τις τρεις φάσεις (L 1, L 2, L 3 ) και τον αγωγό προστασίας (ΡΕ). Επιπλέον, ο ταχυθερμοσίφωνας λειτουργεί με συντελεστή ταυτοχρονισμού 100 %, αφού απορροφά από το δίκτυο την ονομαστική του ισχύ υπό cosφ = 1,0 (ωμικό φορτίο). Η ονομαστική ένταση λειτουργίας της συσκευής είναι (εξ.3.113): P 18.000 Il Ib 26,01( A) 3V cos 34001,0 ll Ο συντελεστής θερμοκρασίας (πίνακας 7.5, [1]) είναι: f θ = 0,94 και ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων (πίνακας 7.6, [1]) είναι: f n = 0,60. Το καλώδιο που θα επιλεγεί πρέπει να αντέχει σε μέγιστη επιτρεπτή ένταση (εξ.6.4): ' Ib 26, 01 Ib 46,12( A). f f 0,94 0,60 n Το καλώδιο, που τελικώς θα επιλεγεί, πρέπει να έχει ρεύμα αναφοράς I 0 I b. Το καλώδιο έχει τρεις ενεργούς αγωγούς (φάσεις) και σύμφωνα με τον τρόπο εγκατάστασής του επιλέγεται (από τον πίνακα 7.3b, [1]) διατομή 10 mm 2, η οποία αντέχει ένταση ρεύματος: Ι 0 = 54 (Α) > I b (= 46,12 Α). Παράδειγμα 6.4 Σε βιομηχανική μονάδα η τροφοδότηση των καταναλώσεων πραγματοποιείται μέσω έξι υποπινάκων (Σχήμα 6.5α). Κάθε υποπίνακας συνδέεται με το γενικό πίνακα φωτισμού κίνησης με καλώδια τύπου A05VV-R τεσσάρων αγωγών (L 1, L 2, L 3, N) κατάλληλης διατομής. Ο ουδέτερος αγωγός γειώνεται πριν από κάθε υποπίνακα, μέσω ηλεκτροδίου κατάλληλης αντίστασης γείωσης, και από τον κόμβο γείωσης του ουδετέρου αναχωρεί ο ουδέτερος αγωγός και ο αγωγός προστασίας ΡΕ κάθε υποπίνακα (Σχήμα 6.2, δίκτυο TN-S). Τα φορτία της βιομηχανικής μονάδας ομαδοποιούνται και το μέγιστο φορτίο ταυτόχρονης ζήτησης κάθε υποπίνακα είναι: Υποπίνακας 1 (Υπ.1): P 1 = 30 (kw), cosφ 1 = 0,8. Υποπίνακας 2 (Υπ.2): P 2 = 40 (kw), cosφ 2 = 0,85. Υποπίνακας 3 (Υπ.3): P 3 = 25 (kw), cosφ 3 = 1,0. Υποπίνακας 4 (Υπ.4): P 4 = 50 (kw), cosφ = 0,85.
- 25 - Υποπίνακας 5 (Υπ.5): P 5 = 80 (kw), cosφ = 0,75. Υποπίνακας 6 (Υπ.6): P 6 = 30 (kw), cosφ = 0,9. Τα καλώδια τοποθετούνται το ένα δίπλα στο άλλο σε επαφή μεταξύ τους πάνω σε μεταλλική σχάρα, η οποία απέχει από τον παρακείμενο τοίχο 30 (cm). Η μέγιστη αναμενόμενη θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 48 0 C. Η τάση του δικτύου ΧΤ είναι 400 (V) / 230 (V), 50 (Hz). Ζητούνται να υπολογιστούν οι διατομές των αγωγών των καλωδίων των παροχών των υποπινάκων της εγκατάστασης. Λύση Από τον τύπο του καλωδίου συμπεραίνεται ότι πρόκειται για καλώδια με μόνωση από PVC, τα οποία αντέχουν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 30 0 C. Από τον πίνακα 7.5 ([1]), παρατηρούμε ότι συντελεστές διόρθωσης υπάρχουν μόνο για θερμοκρασίες 45 και 50 0 C. Ο ζητούμενος συντελεστής θερμοκρασίας για θερμοκρασία 48 0 C θα υπολογιστεί με γραμμική παρεμβολή. Είναι: 0,083 f 0,79 0, 742. 5 Ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων (πίνακας 7.7, [1]) είναι: f n = 0,76. Η μέγιστη ένταση ταυτόχρονης ζήτησης των παροχών των υποπινάκων είναι (εξ.3.113): Υπ. 1: P1 30.000 Ib,1 54,19( A). 3V cos 34000,8 ll Υπ. 2: P2 40.000 Ib,2 68,00( A). 3V cos 34000,85 ll Υπ. 3: P3 25.000 Ib,3 36,13( A). 3V cos 34001, 0 ll Υπ. 4: P4 50.000 Ib,4 85,00( A). 3V cos 34000,85 ll Υπ. 5: P5 80.000 Ib,5 154,14( A). 3V cos 34000,75 ll Υπ. 6: P6 30.000 Ib,6 48,17( A). 3V cos 34000,9 ll 1 2 3 4 5 6 Τα καλώδια που θα επιλεγούν για την τροφοδότηση των υποπινάκων πρέπει να αντέχουν σε ένταση ρεύματος τουλάχιστον ίση με (εξ.6.4): Υπ. 1: ' Ib,1 54,19 54,19 Ib,1 96,08( A). Από τον πίνακα 7.4 ([1]), επιλέγεται διατομή f f 0,7420,76 0,564 n 25 mm 2, η οποία επιτρέπει ένταση ρεύματος I 0,1 = 101 (A) > 96,08 (A).