Johtimien kuormitettavuus Pekka Rantala Syksy 2013 29.10.2013 Kohteena ylikuormitustilanne Kuormitettavuus kytkeytyy kaapelin ylikuormitukseen, joka voi ajallisesti kestää pitkänkin aikaa (1 tunti) Ylikuormitussuojana voi olla gg-tyypin sulake tai johdonsuojakatkaisija (B-, C- tai D-tyyppi) Oikosulkusuojaus eli vikasuojaus (kesto < 1 s) hoituu yleensä automaattisesti, jos ylivirtasuoja on mitoitettu ylikuormitussuojaksi. (D1, s. 145) 1
Suurin jatkuva virta Suurin jatkuva virta, jolla johdinta saa kuormitta = kuormitettavuus. Sen pitää olla sellainen, että johtimen eristysaineen lämpötila ei nouse raja-arvoa suuremmaksi. PVC-eristys +70 C (MMJ, MCMK) PEX-eristys +90 C Kuormitettavuuteen vaikuttaa: Kuormitettavuuteen vaikuttaa se, miten hyvin johdin pääsee jäähtymään, miten hyvin lämpö haihtuu siitä. Vaikuttavia tekijöitä ovat mm. Asennustapa Ympäristön lämpötila Kuormitettujen johtimien lukumäärä Lähellä olevat muut kuormitetut johdot 2
Referenssiasennustavat A B C D Uppoasennus putkessa tai putkettomasti Putkessa puuseinällä Pinta-asennus Upotettu maahan E,F, G Ilmassa tai tikashyllyllä Yleensä riittää käsitellä tapoja A, C, D ja E Muut asennustavat voidaan sisällyttää näihin Kuormitettavuustaulukot Kuormitettavuus selviää kuormitettavuustaulukoista: asennustapa (A, C, D tai E) PC- vai PEX-eristys Johtimen poikkipinta-ala, kupari- vai alumiinijohtimet taulukoista löytyy kuormitettavuus ampeereina Yksinkertaistetuissa kuormitettavuustaulukoissa on muutama seikka otettu varman päälle (D1, sivu 217, taulukko 52.1.) Laskettu kolmivaihepiireille voidaan käyttää myös yksivaihepiireille Laskettu PVC-eristeelle voidaan käyttää myös PEX-eristeelle 3
Korjauskertoimet Asennusolosuhteet otetaan huomioon korjauskertoimien avulla, esimerkiksi: Ympäristön (ilman tai maan) lämpötila Maalaji (kuiva/kostea hiekka/sora/savi) Lähekkäin olevien kaapeleiden lukumäärä Lähekkäin olevien kaapelien etäisyys Kaapelin vienti eristeen läpi Vaihtuvat olosuhteet (523.8) Kun lämmön haihtumisolosuhteet vaihtelevat asennusreitin eri osien välillä, kuormitettavuus on määriteltävä asennusreitin hankalimpien olosuhteiden mukaisesti. Asennusreitin heikoin lenkki ratkaisee. Esimerkiksi asennuksen läpäistessä lämpöeristeen sen kuormitettavuus alenee. Kaapelia ei saa asentaa yli 0,5 m matkalta eristävän materiaalin sisään. 4
Ylikuormitussuoja olemassa ratkaistaan johdon poikkipinta-ala 1. Taulukosta katsotaan, mikä on johtimen kuormitettavuus vähintään oltava 2. Asennustavan + olosuhteiden korjauskertoimien avulla tarkennetaan johtimelta vaadittava kuormitettavuus 3. Taulukosta katsotaan, mikä johdinpinta-ala toteuttaa vaaditun kuormitettavuuden Johdon poikkipinta-ala tiedetään ylikuormitussuojan nimellisarvo 1. Taulukosta katsotaan, mikä on annetun johdinpaksuuden kuormitettavuus 2. Asennustavan + olosuhteiden korjauskertoimien avulla tarkennetaan johtimen todellista kuormitettavuutta 3. Taulukosta katsotaan, mikä nimellisarvo ylikuormitussuojalla saa enintään olla 5
Taulukoita D1-käsikirjassa (2012) Ylikuormitussuojien vaatima kuormitettavuus gg-sulake: sivu 134, taulukko 43.1. Johtojen sallittu kuormitettavuus Sivu 217, taulukko 52.1. Korjauskertoimia Sivu 223, taulukko 52.7. Ilmassa, lämpötilan mukaan Sivu 224, taulukot52.8.-10. Maassa Sivu 224, taulukko 52.11. Kaapelit ryhmissä Sivu 228, taulukot 522.12.-13. Läpivienti lämpöeristeen läpi Yhdistelmätaulukot: sulake/korjauskerroin/asennustapa/poikkipinta-ala Sivu 218-221, taulukot 52.2. ja 52.3. Kuormitettavuus, tehtävä 1 MMJ-kaapeli 3 2,5 S, asennuksen lämpötila 25 C Seinällä pinnalla 5 m Mikä on oltava ylikuormitussuojana käytettävän a) gg-sulakkeen nimellisarvo? b) C-tyypin johdonsuojakatkaisijan nimellisarvo? 6
Kuormitettavuus, tehtävä 2 MMJ-kaapeli 3 2,5 S, asennuksen lämpötila 25 C Uppoasennusta 2 m Menee lämpöeristeen läpi 20 cm Mikä on oltava ylikuormitussuojana käytettävän a) gg-sulakkeen nimellisarvo? b) C-tyypin johdonsuojakatkaisijan nimellisarvo? Kuormitettavuus, tehtävä 3 Ylikuormitussuojana on gg-sulake 25 A Kaapeli on MCMK, joka on asennettu kosteaan (25 % kosteus) hiekkamaahan 10 m:n matkalta. Maan lämpötila on 20 C. Molemmista päistään se on asennettu seinälle 2 m:n matkalta. Mikä on kaapelin poikkipinta-alan vähintään oltava? 7