Długotrwała obciążalność prądowa przewodów - wszystko co powinieneś wiedzieć o tym zagadnieniu

Właściwy dobór przewodów pod kątem parametrów użytkowych bezpośrednio przekłada się na trwałość, jakość oraz bezpieczeństwo każdej instalacji elektrycznej, niezależnie od rodzaju czy wielkości obiektu, w którym dana instalacja będzie eksploatowana. Kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa instalacji elektrycznych ma obciążalność prądowa długotrwała przewodów, dlatego poprawny dobór przewodów w oparciu o ten parametr jest niezwykle ważny podczas projektowania, wykonywania czy modernizowania instalacji elektrycznych. Poniżej znajdziesz kompendium przydatnej wiedzy na ten temat - zapraszamy do lektury!

Obciążalność prądowa przewodów - co to znaczy?

Ogólnie rzecz biorąc obciążalność prądowa przewodów to parametr określający maksymalną dopuszczalną wartość prądu elektrycznego, który może przepłynąć przez dany przewód bez spowodowania przegrzania się go lub uszkodzenia. Ma to zasadnicze znaczenie z perspektywy bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrycznych, ponieważ przekroczenie obciążalności prądowej może doprowadzić do silnego nagrzewania się i w konsekwencji przegrzania przewodów, co z kolei może stać się przyczyną pożaru. Warto zwrócić uwagę, że maksymalna dopuszczalna obciążalność prądowa przewodów nie jest tym samym, co obciążalność prądowa długotrwała przewodu. Różnicę między tymi pojęciami dokładniej omawiamy w dalszej części artykułu.

Długotrwała obciążalność prądowa przewodów elektrycznych - definicja

Długotrwała obciążalność prądowa przewodów to graniczna (skuteczna) wartość prądu, który może maksymalnie przepłynąć przez przewód w warunkach ciągłego obciążenia przy określonych parametrach eksploatacyjnych, bez przekraczania temperatury granicznej przewodu i zagrożenia jego integralności. W kontekście długotrwałej obciążalności istotne jest uwzględnienie zarówno właściwości materiałowych przewodu, jak i warunków zewnętrznych, które mogą wpływać na jego termiczną wytrzymałość. W praktyce długotrwała obciążalność przewodów oznacza zatem maksymalne dopuszczalne obciążenie prądowe, które może być utrzymywane przez dany przewód w sposób ciągły z zachowaniem jego stabilności termicznej i integralności konstrukcyjnej.

Dopuszczalna obciążalność prądowa a obciążalność długotrwała przewodów

W kontekście przytoczonych powyżej definicji różnica między dopuszczalną obciążalnością prądową a obciążalnością długotrwałą przewodów jest całkowicie klarowna. Dopuszczalna obciążalność prądowa przewodów określa jedynie przejściową (chwilową) maksymalną bezpieczną wartość prądu dla danego przewodu, natomiast długotrwała obciążalność przewodu to taka wartość prądu, która płynąc przez dany przewód w sposób ciągły (co najmniej kilka godzin bez przerwy) nie prowadzi do jego przegrzania ani uszkodzenia żadnej z żył ani izolacji, nie skraca również okresu bezpiecznej eksploatacji przewodu.

Obciążalność długotrwała przewodów - norma

Obciążalność prądowa kabli i przewodów oraz wszelkie kwestie związane z tym zagadnieniem na gruncie polskiego prawa określa aktualnie obowiązująca norma PN-HD 60364-5-52:2011P „Instalacje elektryczne niskiego napięcia – Część 5-52: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Oprzewodowanie”. Znajdują się w niej informacje dotyczące m.in. typów oprzewodowania, wyboru rodzaju i sposobu wykonania instalacji elektrycznej w zależności od wpływów zewnętrznych, obciążalności przewodów, przekrojów poprzecznych, spadków napięć w sieci użytkowników czy połączeń elektrycznych. Norma określa również wybór i sposób wykonania instalacji ze względu na ograniczenie możliwości wywołania pożaru, zbliżanie do innych urządzeń oraz łatwość konserwacji.

Od czego zależy obciążalność prądowa przewodów?

Na długotrwałą obciążalność przewodów wpływ ma wiele czynników, wśród których za najważniejsze należy uznać:

• przekrój poprzeczny żył przewodzących (ogólnie rzecz biorąc im większy przekrój poprzeczny żył, tym wyższa obciążalność prądowa danego przewodu),
• konstrukcja przewodów (znaczenie ma kształt żył, sposób ich ułożenia oraz liczba w obrębie danego przewodu - obciążalność długotrwała zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby żył w przewodzie oraz ich zagęszczeniem),
• materiał, z którego wykonane są żyły (żyły przewodzące wykonuje się z aluminium bądź miedzi, jednak generalnie przyjmuje się, że ze względu na właściwości fizykochemiczne miedź jest lepszym materiałem na przewody, ponieważ cechuje się wyższą długotrwałą obciążalnością prądową niż aluminium, a ponadto nie ulega korozji),
• rodzaj izolacji (najczęściej stosowane są izolacje i powłoki polwinitowe, ale nie wyłącznie - w obrocie są także przewody izolowane np. polietylenem usieciowionym XLPE, polietylenem PE czy tworzywami bezhalogenowymi HFFR. Każde z tych tworzyw ma odmienne własności izolacyjne i inną odporność temperaturową).

Poza wymienionymi parametrami długotrwała obciążalność prądowa przewodów jest również uzależniona od warunków zewnętrznych, tzn.:

• temperatury otoczenia - im wyższa temperatura, tym niższa jest długotrwała obciążalność prądowa przewodów. W przypadku bardzo wysokich temperatur otoczenia (wynikających np. z silnego nagrzania ściany, w której ułożone zostały przewody) wartość ta może wynosić nawet poniżej 30% obciążalności długotrwałej w warunkach nominalnych.
• sposobu ułożenia przewodów - ze względu na to, że każda żyła przewodząca generuje i oddaje ciepło podczas eksploatacji instalacji elektrycznej, wyższą obciążalnością długotrwałą charakteryzują się instalacje, w których przewody są ułożone w pewnej odległości od siebie. W przypadku dużego zagęszczenia przewodów parametr ten będzie niższy.
• miejsca ułożenia przewodów - ośrodek, w jakim ułożone są przewody, w bezpośredni sposób wpływa na rozpraszalność ciepła wytwarzanego podczas przepływu prądu przez przewody. Z tego względu instalacje ułożone w środowisku naturalnie wspomagającym oddawanie ciepła (np. powietrze albo grunt) mogą posiadać wyższą długotrwałą obciążalność prądową niż taki sam przewód ułożony w mniej sprzyjającym środowisku (np. w rurze osłonowej znajdującej się wewnątrz ocieplonej styropianem ściany metalowej wystawionej na bezpośrednie oddziaływanie promieni słonecznych).

Prawidłowy dobór przekroju przewodu ze względu na obciążalność prądową długotrwałą

Przekrój przewodów w każdym przypadku należy dobierać z uwzględnieniem wymienionych powyżej czynników i warunków, zwracając szczególną uwagę na to, by stosować się do wskazań i wymogów określonych w obowiązujących normach branżowych (w Polsce aktualnie jest to wspomniana już norma PN-HD 60364-5-52:2011P). Znajdujące się w tej normie tabele ułatwiają właściwy dobór przekroju przewodów dla konkretnej instalacji w oparciu o sposób ułożenia przewodów, który determinuje maksymalną wartość prądu, jakim przewód może zostać obciążony długotrwale.

Co istotne, należy także uwzględnić:

• dopuszczalny spadek napięcia,
• oddziaływanie ewentualnych prądów zwarciowych i przeciążeniowych,
• wytrzymałość mechaniczną danego przewodu,
• parametry zastosowanego zabezpieczenia przeciwporażeniowego.

Warto w tym kontekście zwrócić uwagę, że kwestią o znaczeniu podstawowym dla doboru przewodów do instalacji jest jak najdokładniejsze określenie prądu roboczego oraz prądu maksymalnego, jaki może przepłynąć w poszczególnych obwodach projektowanej instalacji elektrycznej. To o tyle istotne, że pozwoli uniknąć podstawowego błędu popełnianego przez niektórych projektantów instalacji, czyli przyjęcia założenia, że w przypadku obwodów oświetleniowych wystarcza zastosowanie przewodów o przekroju 1,5 mm2, natomiast obwody "obsługujące" gniazda należy układać przewodami o przekroju 2,5 mm2. Zasada ta była powszechnie stosowana w przeszłości, gdy w praktyce nie istniały urządzenia domowe mogące obciążyć pojedynczy obwód prądem o dużej wartości - we współczesnych realiach jest ona przestarzała, nieadekwatna do realiów, niezgodna z dobrymi praktykami, a przede wszystkim niebezpieczna.

W razie pytań zachęcamy do kontaktu z nami - chętnie udzielimy informacji i wyjaśnimy wątpliwości.