- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

1

Ενότητα 6η

(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.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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 L1, L2, L3 και ουδέτερος N) για τριφασική παροχή.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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).

1. Μονοφασικές παροχές Εναλλακτική προστασία Ονομασία

παροχής Ισχύς παροχής

(kVA) Ασφάλεια (Α) Μικροαυτόματος (Α)

Καλώδιο παροχής μετρητή

Γραμμή πίνακα (mm2)

Μετρητής (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 Εναλλακτική προστασία Ονομασία

παροχής

Ισχύς παροχής (kVA)

Συμφωνημένη ισχύς (kVA) Ασφάλεια

(Α) Μικροαυτόματοι

(Α)

Καλώδιο παροχής μετρητή

Γραμμή πίνακα (mm2)

Μετρητής (Α)

Νο 1 15 10 3*25 3*25 4*6 5*10 3*10/40 Τριφασικός

Νο 1α 18 14 3*30 3*32 4*6 5*10 3*10/40 Τριφασικός

Νο 2 25 21 3*35 3*40 4*6 5*10 3*10/40 Τριφασικός

Νο 2α 29 24 3*50 3*50 4*16 5*16 3*20/60 Τριφασικός

Νο 3 35 30 3*63 3*63 4*16 5*16 3*20/60 Τριφασικός

Νο 4 55 45 3*100 - 4*25 5*25 ή 35 3*50/100

Νο 5 85 70 3*160 - 3*95 AL +

35 Cu X-LPE

3*50+25 +25 ή

3*70+35 +35

3*1,5/6 μέσω Μ/Σ

έντασης 200

Νο 6 135 110 3*250 - 3*150 AL + 35 Cu X-LPE

3*95+50 +50

3*1,5/6 μέσω Μ/Σ

έντασης 400

Νο 7 250 170 3*400 -

2*(3*150 AL + 35

Cu) X-LPE

3*185+ 120+50

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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.

Α/Α Χαρακτηρισμός τιμολογίου Κατηγορία καταναλωτή Α/Α Χαρακτηρισμός

τιμολογίου Κατηγορία καταναλωτή

1 Γ1 Οικία 6 Γ22Ε Εμπορικό κατάστημα με ισχύ μεγαλύτερη

των 25(kVA)

2 Γ1Ν Οικία με νυκτερινό τιμολόγιο 7 Γ22Β Βιοτεχνία με ισχύ

μεγαλύτερη των 25(kVA)

3 Γ21 Πολυκατοικία 8 Γ23 Επαγγελματικό με νυχτερινό τιμολόγιο

4 Γ21Ν Εμπορικό κατάστημα με ισχύ μέχρι 25(kVA) 9 Γ33 Αρδευτική εγκατάσταση

5 Γ21Β Βιοτεχνία με ισχύ μέχρι 25 (kVA) 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 (L1, L2, L3)

και τον ουδέτερο αγωγό (Ν), να περιλαμβάνει και τον αγωγό προστασίας (ΡΕ).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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 (L1, L2, L3, 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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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)

SIV

και 3

SI

V

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.

(6.1)

(6.2)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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

εφαρμόζεται ο συντελεστής ζήτησης Συντελεστής ζήτησης (%)

Τα πρώτα 3000 ή λιγότερα 100 Τα επόμενα 3001 έως 120.00 35 Κατοικίες Τα υπόλοιπα πάνω από 120.00 25 Τα πρώτα 50.000 ή λιγότερα 40 Νοσοκομεία Τα υπόλοιπα πάνω από 50.000 20 Τα πρώτα 20.000 ή λιγότερα 50 Τα επόμενα 20.001 έως 100.000 40 Ξενοδοχεία, μοτέλ, κλπ. Τα υπόλοιπα πάνω από 100.000 30 Τα πρώτα 12.500 ή λιγότερα 100 Αποθήκες 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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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.

Συντελεστές ζήτησης (%) 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)

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.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

13

Πίνακας 6.7. Συντελεστές ζήτησης συσκευών εκτός από οικιακές ηλεκτρικές κουζίνες.

Είδος συσκευής Πλήθος συσκευών συνδεμένων στην κύρια γραμμή Συντελεστής ζήτησης (%)

1 100 2 100 3 90 4 80 5 70

Ηλεκτρικά μαγειρεία, θερμοσίφωνες και λοιπές συσκευές επαγγελματικών μαγειρείων

6 και άνω 65 Οικιακά ηλεκτρικά στεγνωτήρια ρούχων - 100

Έως 3 100

Σταθερές ηλεκτρικές συσκευές, εκτός από ηλεκτρικές κουζίνες, στεγνωτήρια ρούχων και συσκευές κλιματισμού. Συσκευές ηλεκτρικής θέρμανσης χώρων με ιδιαίτερο έλεγχο.

4 και άνω 75

Συσκευές κεντρικής ηλεκτρικής θέρμανσης χώρων 100

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).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

15

Σχήμα 6.4. Μονογραμμικό σχέδιο πίνακα τριφασικού καταναλωτή με κυκλώματα φωτισμού, ρευματοδοτών και σταθερών ηλεκτρικών συσκευών.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

17

(β)

Σχήμα 6.5. (α) Παράδειγμα γενικού πίνακα και υποπινάκων φωτισμού-κίνησης βιομηχανικής εγκατάστασης. (β) Ανάπτυξη ΓΠΦΚ και ΥΠΦ Ι (μονογραμμικά διαγράμματα).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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 (L1, L2, L3) 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).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

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:

0 nI I f f

Όπου: I0 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 0C και

μονωτικό PVC. fθ είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας περιβάλλοντος (πίνακας 7.5, [1]), όταν η

θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι διαφορετική από 30 0C. fn 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, I0, όταν οι συντελεστές θερμοκρασίας (fθ) και πλήθους κυκλωμάτων (fn)

είναι < 1,0. Εάν, τώρα, είναι γνωστή η ονομαστική ένταση ρεύματος ενός καλωδίου, Ib, και ζητείται να

επιλεγεί η κατάλληλη διατομή των αγωγών του καλωδίου, τότε η διατομή επιλέγεται με βάση την ένταση

ρεύματος:

' bb

n

IIf f

Από τους πίνακες του Κεφαλαίου 7, [1], επιλέγεται διατομή με ικανότητα μεταφοράς ρεύματος I0 ≥ Ib΄.

Παράδειγμα 6.1

Κύκλωμα ΕΗΕ αποτελείται από τρεις μονωμένους αγωγούς τύπου H 05VV-U1 ή NYA διατομής 6

mm2 (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 0C. 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 0C. Ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι (πίνακας 7.5, [1]): fθ = 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: fn = 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 (L1,

(6.3)

(6.4)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

22

L2, L3), 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 (Ι0) προκύπτει από τον πίνακα 7.3b, στήλη 7, [1]. Για διατομή 6 mm2 είναι:

Ι0 = 40 (Α). Η μέγιστη επιτρεπτή ένταση του ρεύματος φόρτισης των αγωγών είναι (εξ.6.3):

0 40 0,87 1,0 34,8( ). nI I f f A

(β) Τοποθέτηση του σωλήνα σε μονωμένο τοίχο

Η ένταση αναφοράς (Ι0) προκύπτει από τον πίνακα 7.3a, στήλη 4, [1]. Για διατομή 6 mm2 είναι:

Ι0 = 34 (Α). Η μέγιστη επιτρεπτή ένταση του ρεύματος φόρτισης των αγωγών είναι:

0 34 0,87 1,0 29,58( ). nI I f f 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 mm2, 3*2,5

mm2, 3*4 mm2 και 3*6 mm2. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι 35 0C 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]): fθ = 0,94.

(α) Τα καλώδια είναι σε επαφή μεταξύ τους

Ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων είναι (πίνακας 7.6, [1]): fn = 0,65. Για εγκατάσταση σε τοίχο με

θερμομόνωση το ρεύμα αναφοράς των καλωδίων είναι (πίνακας 7.3a, [1]):

Για καλώδιο διατομής 1,5 mm2: I0 = 14,5 (A).

Για καλώδιο διατομής 2,5 mm2: I0 = 19,5 (A).

Για καλώδιο διατομής 4 mm2: I0 = 26 (A).

Για καλώδιο διατομής 6 mm2: I0 = 34 (A).

Και η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος (εξ.6.3):

Για το καλώδιο 3*1,5 mm2: 0 14,5 0,94 0,65 8,86( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*2,5 mm2: 0 19,5 0,94 0,65 11,91( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*4 mm2: 0 26 0,94 0,65 15,89( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*6 mm2: 0 34 0,94 0,65 20,78( ). nI I f f A

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

23

Για εγκατάσταση σε τοίχο χωρίς θερμομόνωση το ρεύμα αναφοράς των καλωδίων είναι (πίνακας

7.3b, [1]):

Για καλώδιο διατομής 1,5 mm2: I0 = 19 (A).

Για καλώδιο διατομής 2,5 mm2: I0 = 26 (A).

Για καλώδιο διατομής 4 mm2: I0 = 35 (A).

Για καλώδιο διατομής 6 mm2: I0 = 44 (A).

Και η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος (εξ.6.3):

Για το καλώδιο 3*1,5 mm2: 0 19 0,94 0,65 11,61( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*2,5 mm2: 0 26 0,94 0,65 15,89( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*4 mm2: 0 35 0,94 0,65 21,39( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*6 mm2: 0 44 0,94 0,65 26,88( ). nI I f f A

(β) Τα καλώδια δεν είναι σε επαφή μεταξύ τους

Επειδή τα καλώδια δεν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων είναι:

fn=1,0. Για εγκατάσταση σε τοίχο με θερμομόνωση, η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος των καλωδίων

είναι:

Για το καλώδιο 3*1,5 mm2: 0 14,5 0,94 1,0 13,63( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*2,5 mm2: 0 19,5 0,94 1,0 18,33( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*4 mm2: 0 26 0,94 1,0 24,44( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*6 mm2: 0 34 0,94 1,0 31,96( ). nI I f f A

Για εγκατάσταση σε τοίχο χωρίς θερμομόνωση, η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος των καλωδίων

είναι:

Για το καλώδιο 3*1,5 mm2: 0 19 0,94 1,0 17,86( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*2,5 mm2: 0 26 0,94 1,0 24,44( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*4 mm2: 0 35 0,94 1,0 32,90( ). nI I f f A

Για το καλώδιο 3*6 mm2: 0 44 0,94 1,0 41,36( ). nI I f f A

Παράδειγμα 6.3

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

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

24

θερμομόνωση κάτω από το σουβά. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι 35 0C. 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 (L1, L2, L3) 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):

18.000 26,01( )3 cos 3 400 1,0

l b

l l

PI I AV

Ο συντελεστής θερμοκρασίας (πίνακας 7.5, [1]) είναι: fθ = 0,94 και ο συντελεστής πλήθους

κυκλωμάτων (πίνακας 7.6, [1]) είναι: fn = 0,60. Το καλώδιο που θα επιλεγεί πρέπει να αντέχει σε μέγιστη

επιτρεπτή ένταση (εξ.6.4):

' 26,01 46,12( ).0,94 0,60

bb

n

II Af f

Το καλώδιο, που τελικώς θα επιλεγεί, πρέπει να έχει ρεύμα αναφοράς I0 ≥ Ib΄. Το καλώδιο έχει τρεις

ενεργούς αγωγούς (φάσεις) και σύμφωνα με τον τρόπο εγκατάστασής του επιλέγεται (από τον πίνακα

7.3b, [1]) διατομή 10 mm2, η οποία αντέχει ένταση ρεύματος: Ι0 = 54 (Α) > Ib΄ (= 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 (L1, L2, L3, 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): P1 = 30 (kW), cosφ1 = 0,8.

Υποπίνακας 2 (Υπ.2): P2 = 40 (kW), cosφ2 = 0,85.

Υποπίνακας 3 (Υπ.3): P3 = 25 (kW), cosφ3 = 1,0.

Υποπίνακας 4 (Υπ.4): P4 = 50 (kW), cosφ = 0,85.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

25

Υποπίνακας 5 (Υπ.5): P5 = 80 (kW), cosφ = 0,75.

Υποπίνακας 6 (Υπ.6): P6 = 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 0C. 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 0C. Από τον πίνακα 7.5 ([1]), παρατηρούμε ότι συντελεστές

διόρθωσης υπάρχουν μόνο για θερμοκρασίες 45 και 50 0C. Ο ζητούμενος συντελεστής θερμοκρασίας για

θερμοκρασία 48 0C θα υπολογιστεί με γραμμική παρεμβολή. Είναι:

0,08 30,79 0,7425

f .

Ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων (πίνακας 7.7, [1]) είναι: fn = 0,76. Η μέγιστη ένταση

ταυτόχρονης ζήτησης των παροχών των υποπινάκων είναι (εξ.3.113):

Υπ. 1: 1,1

1

30.000 54,19( ).3 cos 3 400 0,8

b

l l

PI AV

Υπ. 2: 2,2

2

40.000 68,00( ).3 cos 3 400 0,85

b

l l

PI AV

Υπ. 3: 3,3

3

25.000 36,13( ).3 cos 3 400 1,0

b

l l

PI AV

Υπ. 4: 4,4

4

50.000 85,00( ).3 cos 3 400 0,85

b

l l

PI AV

Υπ. 5: 5,5

5

80.000 154,14( ).3 cos 3 400 0,75

b

l l

PI AV

Υπ. 6: 6,6

6

30.000 48,17( ).3 cos 3 400 0,9

b

l l

PI AV

Τα καλώδια που θα επιλεγούν για την τροφοδότηση των υποπινάκων πρέπει να αντέχουν σε ένταση

ρεύματος τουλάχιστον ίση με (εξ.6.4):

Υπ. 1: ,1',1

54,19 54,19 96,08( ).0,742 0,76 0,564

bb

n

II A

f f

Από τον πίνακα 7.4 ([1]), επιλέγεται διατομή

25 mm2, η οποία επιτρέπει ένταση ρεύματος I0,1 = 101 (A) > 96,08 (A).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

26

Υπ. 2: ,2',2

68 120,57( ).0,564

bb

n

II A

f f

Από τον πίνακα 7.4, επιλέγεται διατομή 35 mm2, η οποία

επιτρέπει ένταση ρεύματος I0,2 = 126 (A) > 120,57 (A).

Υπ. 3: ,3',3

36,13 64,06( ).0,564

bb

n

II A

f f

Από τον πίνακα 7.4, επιλέγεται διατομή 16 mm2, η οποία

επιτρέπει ένταση ρεύματος I0,3 = 80 (A) > 64,06 (A).

Υπ. 4: ,4',4

85,00 150,71( ).0,564

bb

n

II A

f f

Από τον πίνακα 7.4, επιλέγεται διατομή 50 mm2, η οποία

επιτρέπει ένταση ρεύματος I0,4 = 153 (A) > 150,71 (A).

Υπ. 5: ,5',5

154,14 273,3( ).0,564

bb

n

II A

f f

Από τον πίνακα 7.4, επιλέγεται διατομή 120 mm2, η οποία

επιτρέπει ένταση ρεύματος I0,5 = 276 (A) > 273,3 (A).

Υπ. 6: ,6',6

48,17 85,41( ).0,564

bb

n

II A

f f

Από τον πίνακα 7.4, επιλέγεται διατομή 25 mm2, η οποία

επιτρέπει ένταση ρεύματος I0,6 = 101 (A) > 85,41 (A).

(6.2.2) Υπολογισμός μέγιστης επιτρεπόμενης θερμικής φόρτισης καλωδίων ΧΤ για εγκαταστάσεις μέσα στο έδαφος (πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384.5.521)

Τα όσα αναφέρονται στη συνέχεια αφορούν καλώδια τάσεων μέχρι 1000 (V) για ΕΡ ή 1400 (V) για

ΣΡ. Τα καλώδια που χρησιμοποιούνται για εγκατάσταση μέσα στο έδαφος είναι τύπου JIVV ή NYY. Το

επιτρεπόμενο ρεύμα συνεχούς φόρτισης ενός καλωδίου εγκατεστημένου μέσα στο έδαφος υπολογίζεται

από τη σχέση:

0 c iI I f f f

Όπου: Ι0 είναι η ένταση αναφοράς (πίνακας 7.9, [1]) και ισχύει για ένα μονοφασικό ή τριφασικό σύστημα,

για βάθος ταφής 0,7 (m), θερμοκρασία εδάφους 20 0C, ειδική θερμική αντίσταση εδάφους k=2,5 (K.m/W)

και συντελεστή φόρτισης m = 1[ο συντελεστής φόρτισης ορίζεται ως ο λόγος (μέση τιμή ρεύματος) /

(μέγιστη τιμή ρεύματος)]. fθ είναι ο συντελεστής διόρθωσης λόγω διαφορετικής θερμοκρασίας εδάφους

(πίνακας 7.10, [1]). fc είναι ο συντελεστής διόρθωσης λόγω διαφορετικής θερμικής αντίστασης εδάφους

(πίνακας 7.11, [1]). fi είναι ο συντελεστής διόρθωσης εξαρτώμενος από το πλήθος των συστημάτων που

γειτνιάζουν και τα οποία μπορεί να είναι σε επαφή με το έδαφος (πίνακας 7.12, [1]) ή μέσα σε σωλήνες

(πίνακας 7.13, [1]).

Παρατηρήσεις: (1) Εάν πάνω από τα καλώδια τοποθετηθούν τούβλα ή καλύμματα, που εγκλείουν αέρα και

επομένως αυξάνουν τη θερμική αντίσταση του εδάφους, πρέπει να λαμβάνεται πρόσθετος συντελεστής

διόρθωσης, fb = 0,90. (2) Εάν τα καλώδια τοποθετηθούν μέσα σε προστατευτικό σωλήνα με μήκος

μεγαλύτερο από 6 (m), πρέπει να λαμβάνεται πρόσθετος συντελεστής διόρθωσης fp = 0,85.

(6.5)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

27

Εάν, τώρα, είναι γνωστή η ονομαστική ένταση ρεύματος του καλωδίου, Ib, και ζητείται να επιλεγεί η

κατάλληλη διατομή των αγωγών του καλωδίου, τότε η διατομή επιλέγεται με βάση την ένταση ρεύματος:

' bb

c i

IIf f f

Εάν συντρέχουν οι λόγοι των παρατηρήσεων (1) και (2), τότε εφαρμόζονται στον παρονομαστή της

εξ.(6.6) και οι συντελεστές διόρθωσης fb και fp. Από τους πίνακες του Κεφαλαίου 7 [1], επιλέγεται

διατομή με ικανότητα μεταφοράς ρεύματος I0 ≥ Ib΄.

Παράδειγμα 6.5

Καλώδιο τύπου J1VV 3*70+35 (mm2), με συντελεστή φόρτισης m = 1, πρόκειται να εγκατασταθεί

μέσα στο έδαφος σε βάθος 70 (cm). Η θερμοκρασία του εδάφους είναι 25 (0C) και η ειδική θερμική

αντίστασή του είναι 1,5 (K.m/W). Εξετάζονται οι εξής περιπτώσεις εγκατάστασής του: (α) απευθείας

τοποθέτηση του καλωδίου σε επαφή με το έδαφος, (β) με τοποθέτηση καλυμμάτων πάνω από το καλώδιο

για λόγους προστασίας και (γ) με τοποθέτηση του καλωδίου μέσα σε χαλύβδινο σωλήνα για μήκος

μεγαλύτερο από 6 (m). Να υπολογιστεί η ικανότητα φόρτισης (ένταση αναφοράς) του καλωδίου για κάθε

περίπτωση εγκατάστασής του.

Λύση

Το καλώδιο φέρει τέσσερις αγωγούς, τις τρεις φάσεις (L1, L2, L3) διατομής 70 (mm2) και τον αγωγό

του ουδετέρου (Ν) διατομής 35(mm2). Στα συστήματα TN-S και για διατομή αγωγών φάσεων ≥ 25

(mm2), η διατομή του ουδετέρου αγωγού μπορεί να είναι ίση με το ήμισυ της διατομής του αγωγού της

φάσης. Η μόνωση των αγωγών του καλωδίου, καθώς και ο μανδύας του καλωδίου είναι από PVC

(πίνακας 6.9, [1]). Η ένταση αναφοράς του καλωδίου είναι (πίνακας 7.9, [1]): Ι0 = 151 (Α).

Ο συντελεστής διόρθωσης λόγω διαφορετικής θερμοκρασίας εδάφους είναι: fθ = 0,95. Ο συντελεστής

διόρθωσης λόγω διαφορετικής ειδικής θερμικής αντίστασης εδάφους είναι: fc = 1,1. Το καλώδιο δε

γειτνιάζει με άλλα καλώδια και επομένως είναι: fi = 1,0. Η μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος

υπολογίζεται από την εξ.(6.5).

(α) Απευθείας τοποθέτηση του καλωδίου σε επαφή με το έδαφος

0 151 0,95 1,1 1,0 158( ). c iI I f f f A

(β) Mε τοποθέτηση καλυμμάτων πάνω από το καλώδιο για λόγους προστασίας

0 151 0,95 1,1 1,0 0,9 142( ). c i bI I f f f f A

(γ) Με τοποθέτηση του καλωδίου μέσα σε χαλύβδινο σωλήνα για μήκος μεγαλύτερο από 6 (m)

0 151 0,95 1,1 1,0 0,85 134,13( ). c i pI I f f f f A

(6.6)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

28

Παράδειγμα 6.6

Πολυπολικό καλώδιο βαρέως τύπου J1VV τροφοδοτεί τριφασικό φορτίο με ταυτόχρονη ζήτηση 85

(kVA) και πολικής τάσης 400 (V, RMS). Το καλώδιο τοποθετείται στο ίδιο κανάλι (χαντάκι) μαζί με

άλλα τέσσερα πολυπολικά καλώδια, σε επαφή μεταξύ τους το ένα δίπλα στο άλλο, σε βάθος 70 (cm) μέσα

στο έδαφος. Πάνω από τα καλώδια τοποθετείται μία σειρά από τούβλα για σήμανση της θέσης των

καλωδίων. Η θερμοκρασία και η ειδική θερμική αντίσταση εδάφους είναι 25 (0C) και 3 (K.m/W)

αντίστοιχα. Ζητείται να επιλεγεί η κατάλληλη διατομή των αγωγών του καλωδίου.

Λύση

Πρόκειται για καλώδιο βαρέως τύπου με μόνωση από PVC (πίνακας 6.9, [1]) με ένταση ρεύματος

συνεχούς φόρτισης (εξ.3.115):

85.000 122,83( ).3 3 400

l b

l l

SI I AV

Οι συντελεστές διόρθωσης είναι: fθ = 0,95. (πίνακας 7.10, [1]), fc = 0,96 (πίνακας 7.11, [1]), fi = 0,55

(πίνακας 7.12, [1]) και fb = 0,90.

Λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές διόρθωσης, η διατομή των αγωγών των φάσεων του καλωδίου

πρέπει να αντέχει σε ένταση ρεύματος τουλάχιστον ίση με (εξ.6.6):

' 122,83 122,83 272,96( ).0,95 0,96 0,55 0,9 0,45

bb

c i b

II Af f f f

Εκλέγεται διατομή των αγωγών των φάσεων (πίνακας 7.9, [1]): 240 (mm2) και διατομή ουδέτερου

αγωγού 120 (mm2). Τελικώς, επιλέγεται καλώδιο: J1VV 3*240+120 (mm2).

(6.2.3) Υπολογισμός της διατομής αγωγών με βάση την πτώση τάσης

Η πτώση τάσης είναι η διαφορά των ενεργών τιμών των τάσεων στο μετρητή και στο φορτίο.

Σύμφωνα με το πρότυπο ΕΛΟΤ HD384,525, η αποδεκτή πτώση τάσης σε μια γραμμή τροφοδοσίας πρέπει

να είναι ≤ 4 % της ονομαστικής τάσης τροφοδότησης της εγκατάστασης. Σε δίκτυο ΧΤ της ΔΕΗ 400 (V) /

230 (V) η φασική πτώση τάσης είναι 9,2 (V) και η πολική πτώση τάσης 16 (V). Ο έλεγχος πτώσης τάσης

στα κυκλώματα διακλάδωσης ΕΗΕ γίνεται από το σημείο παροχέτευσης της ΔΕΗ, π.χ. το μετρητή

ηλεκτρικής ενέργειας, έως το πιο δυσμενές φορτίο. Το κύκλωμα διακλάδωσης με το δυσμενέστερο φορτίο

είναι αυτό που παρουσιάζει το μεγαλύτερο γινόμενο μήκους επί ρεύματος φορτίου του κυκλώματος.

Ο περιορισμός της πτώσης τάσης επιβάλλεται για λόγους λειτουργικούς και ενεργειακής κατανάλωσης.

Μεγάλη πτώση τάσης σημαίνει μικρή τάση λειτουργίας των φορτίων, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει

λειτουργικά προβλήματα σε φορτία κίνησης, φωτισμού, ηλεκτρονικών διατάξεων και κυκλωμάτων

ελέγχου. Για παράδειγμα, η ροπή που αναπτύσσουν οι κινητήρες είναι ανάλογη προς το τετράγωνο της

τάσης λειτουργίας τους. Επομένως, μείωση της τάσης στον κινητήρα, έχει ως αποτέλεσμα μείωση της

ροπής εκκίνησης, αλλά και μείωση της ροπής πλήρους φορτίου. Στα κυκλώματα φωτισμού, μείωση της

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

29

τάσης λειτουργίας σημαίνει μειωμένη φωτεινή απόδοση των λαμπτήρων πυράκτωσης, ενώ στους

λαμπτήρες εκκένωσης η χαμηλή τάση μπορεί να προκαλέσει το σβήσιμό τους. Σε διατάξεις Η/Υ, μια

ενδεχόμενη υψηλή πτώση τάσης στη γραμμή μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στη λειτουργία τους. Σε

διατάξεις αυτοματισμού, μια ενδεχόμενη μείωση της τάσης λειτουργίας του συστήματος ελέγχου μπορεί

να οδηγήσει σε αδυναμία λειτουργίας των ηλεκτρονόμων (ρελαί). Όσον αφορά στην ενεργειακή

κατανάλωση της γραμμής, η ισχύς απωλειών στις γραμμές μεταφοράς είναι ανάλογη της πτώσης τάσης στη

γραμμή.

Συμπερασματικά, μπορεί να ειπωθεί ότι, για τη σωστή επιλογή της διατομής των αγωγών μιας

γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. κυκλώματα διακλάδωσης, γραμμή παροχής κλπ.) πρέπει

να ικανοποιούνται δύο βασικά κριτήρια. (α) Οι αγωγοί να διαρρέονται συνεχώς από ένταση ρεύματος, η

οποία δεν θα ξεπερνά τη μέγιστη επιτρεπτή ένταση ρεύματος που αντέχουν (παρ.6.2.1 &6.2.2), ώστε η

αναπτυσσόμενη θερμότητα να μη προκαλέσει καταστροφή της μόνωσης των αγωγών. Το κριτήριο αυτό

εξασφαλίζει την ασφαλή λειτουργία της γραμμής. (β) Η επιλεγείσα διατομή των αγωγών της γραμμής να

μην προκαλεί πτώση τάσης μεγαλύτερη από την επιτρεπτή τιμή. Το κριτήριο αυτό εξασφαλίζει αφενός

την καλή και οικονομική λειτουργία των γραμμών και αφετέρου την καλή λειτουργία των φορτίων της

εγκατάστασης.

(6.2.3.1) Υπολογισμός πτώσης τάσης σε απλή γραμμή με ένα φορτίο και μία τροφοδότηση

Η πτώση τάσης εκφράζεται συνήθως ως εκατοστιαία πτώση τάσης και ορίζεται από τη σχέση:

% 100

uuU

Όπου ο λόγος Δu/U εκφράζει την ανηγμένη τιμή της πτώσης τάσης ως προς την ονομαστική τάση του

δικτύου της ΔΕΗ. Ο λόγος Δu/U για μονοφασικό και τριφασικό κύκλωμα είναι:

12

2 cos2

ph ph ph

l Pu l IU U U

και

32

cos3

l l l l l l

l Pu l IU U U

αντίστοιχα.

Το μέγεθος:

tan R X

είναι η ισοδύναμη αντίσταση ανά μονάδα μήκους της γραμμής και είναι συνάρτηση της ωμικής αντίστασης

και επαγωγικής αντίδρασης της γραμμής, καθώς και του συντελεστή ισχύος του φορτίου. Η ωμική

αντίσταση R υπολογίζεται από την εξ.(1.18) και η επαγωγική αντίδραση από το διάγραμμα του Σχήματος

7.13 [1].

(6.7)

(6.8)

(6.9)

(6.10)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

30

Τα σύμβολα στις εξς.(6.8) και (6.9) αντιπροσωπεύουν τα εξής μεγέθη. Όπου: l είναι το μήκος της

γραμμής σε (m), P1 και P3 είναι η ισχύς σε (W) της μιας φάσης και των τριών φάσεων αντίστοιχα, Uph και

Ul-l είναι η φασική και η πολική τάση της γραμμής σε (V) αντίστοιχα και I είναι η ένταση γραμμής σε (A).

Για γραμμές ΧΤ και για διατομές μικρότερες από 16 (mm)2, η επαγωγική αντίδραση της γραμμής είναι

αμελητέα και ισχύει: R .

Έστω το μονοφασικό φορτίο του Σχήματος 6.6(α), το οποίο τροφοδοτείται μέσω γραμμής από πηγή

ΕΡ. Η τάση της πηγής και του φορτίου είναι U0 και U1 αντίστοιχα, η σύνθετη αντίσταση της γραμμής

είναι

lZ R j X R l j X l και το φορτίο απορροφά πραγματική ισχύ P(W) υπό συντελεστή ισχύος

cosφ. Το ισοδύναμο κύκλωμα του Σχήματος 6.6(α) στο πεδίο της συχνότητας παρουσιάζεται στο Σχήμα

6.6(β). Η αναλυτική έκφραση υπολογισμού της πτώσης τάσης στη γραμμή μεταφοράς υπολογίζεται με

αναφορά στο διανυσματικό διάγραμμα του Σχήματος 6.6(γ). Είναι:

0 1

0 1

0 0 0 0 0 0

cos sin ( cos sin )

cos sin ( cos sin )

U U I R X I j I X I R

U U I R I X I X I RjU U U U U U

Οι ποσότητες 0I R U και 0I X U είναι η ανηγμένη ωμική ( RU )και επαγωγική ( XU ) πτώση

τάσης αντίστοιχα.

0

RI RUU

0

XI XUU

Αντικαθιστώντας τις εξς.(6.12) και (6.13) στην εξ.(6.11), προκύπτει:

0 1

0 0

cos sin ( cos sin )

R X X RU U U U j U UU U

και θέτοντας τις ποσότητες:

cos sincos sin

R X

X R

U U UU U U

στην εξ.(6.14), προκύπτει:

0 1

0 0

U U U j UU U

Για τον υπολογισμό της ανηγμένης πτώσης τάσης, λαμβάνεται το μέτρο της εξ.(6.16)

2

20 1

0 0

1

U U U UU U

και μετά από απλές αλγεβρικές πράξεις, προκύπτει η ακριβής έκφραση της ανηγμένης πτώσης τάσης:

(6.12)

(6.13)

(6.11)

(6.14)

(6.15)

(6.16)

(6.17)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

31

(α)

(β)

(γ)

Σχήμα 6.6. (α) Μονογραμμική σχεδίαση απλής τροφοδότησης φορτίου. (β) Ισοδύναμο κύκλωμα στο πεδίο της συχνότητας.(γ) Διανυσματικό διάγραμμα τάσεων-ρεύματος ισοδύναμου κυκλώματος.

22 21 1

0 0

2 20 11

0 0 0

1 1

1 1 1 1 1

U UU U U UU U

U UU UU U U UU U U

20 1

0 0

1 1 U U u U U

U U (6.18)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

32

Η ποσότητα 21 U αναπτύσσεται σε σειρά Taylor

2 211 1 ...2

U U

και λαμβάνοντας υπόψη τους δύο πρώτους όρους, η εξ.(6.18) γίνεται

2 20 1

0 0

20 1

0 0

11 1 1 12

12

U U u U U U UU U

U U u U UU U

Επειδή είναι 1 U , θα είναι και 2 U U . Επομένως, η εξ.(6.20) παίρνει τη μορφή

0 1

0 0 0 0

cos sin U U u I R I XU

U U U U

Η εξ.(6.21) δίνει με ικανοποιητική ακρίβεια την ανηγμένη πτώση τάσης στη γραμμή μεταφοράς, με

την οποία υπολογίζεται στη συνέχεια η εκατοστιαία πτώση τάσης στη γραμμή (εξ.6.7). Εάν η ωμική και

επαγωγική αντίσταση της γραμμής εκφραστούν με ανά μονάδα μήκους τιμές και λαμβάνοντας υπόψη την

εξ.(3.20), η εξ.(6.21) παίρνει τη μορφή:

0 1

0 0 0

0 1

0 0 0

0 1

0 0 0

cos sin

2 cos tan

cos2

U U u IU R XU U U

U U u I lU R XU U U

U U u U l IU U U

Η εξ.(6.22) είναι η εξ.(6.8). Εάν πρόκειται για τριφασικό κύκλωμα και είναι επιθυμητή η έκφραση της

ανηγμένης τιμής της πολικής πτώσης τάσης ως προς την ονομαστική πολική τάση του δικτύου, τότε με

αντικατάσταση της 3ph l lU U στην εξ.(6.8) προκύπτει η εξ.(6.9). Στην εξ.(6.8) ή στην εξ.(6.22), το

συνολικό μήκος του μονοφασικού κυκλώματος είναι ίσο με το μήκος του αγωγού της φάσης συν το

μήκος του αγωγού του ουδετέρου, δηλαδή: 2 l. Αντίθετα, για το τριφασικό συμμετρικό κύκλωμα, όπου

εκλείπει ο ουδέτερος αγωγός, το μήκος που λαμβάνεται υπόψη για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης

(εξ.6.9) είναι μόνο το μήκος του αγωγού φάσης: l.

(6.2.3.2) Υπολογισμός πτώσης τάσης σε γραμμή με πολλά φορτία και μία τροφοδότηση

Σε γραμμές διανομής με τροφοδότηση από ένα σημείο, στην οποία συνδέονται σε συγκεκριμένα

σημεία φορτία (Σχήμα 6.7), η πτώση τάσης στη γραμμή διανομής υπολογίζεται από τις παρακάτω

σχέσεις.

Για μονοφασικό σύστημα: 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 422

ph ph

l P l P l P l PuU U

(6.19)

(6.20)

(6.21)

(6.22)

(6.23)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

33

Για τριφασικό σύστημα: 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 42

l l

l l l l

u l P l P l P l PU U

Όπου:

1 1 2 3 4

2 2 3 4 5

3 3 4 5 6

4 4 5 6 7

............

P P P P PP P P P PP P P P PP P P P P

είναι οι πραγματικές ισχείς που μεταφέρουν τα τμήματα της γραμμής μήκους l1, l2, l3, l4, … αντίστοιχα,

1 1 2 3 4

2 2 3 4 5

3 3 4 5 6

4 4 5 6 7

............

Q Q Q Q QQ Q Q Q QQ Q Q Q QQ Q Q Q Q

είναι οι άεργες ισχείς που μεταφέρουν τα τμήματα της γραμμής μήκους l1, l2, l3, l4, … αντίστοιχα και

1 2 3 4, , , ,... είναι οι αντιστάσεις που αντιστοιχούν στα φορτία 1 1, P Q , 2 2, P Q , 3 3, P Q ,

4 4, P Q , … και στα μήκη των τμημάτων της γραμμής l1, l2, l3, l4, … αντίστοιχα.

Εάν η γραμμή διανομής έχει σταθερή διατομή, τότε ισχύει

1 2 3 4 ... tan m mR X

και

1 1 2 2 3 3 4 4

1 2 3 4

cos cos cos cos ...cos...

mP P P P

P P P P

Όπου: cos m είναι ο μέσος συντελεστής ισχύος.

Σχήμα 6.7. Τροφοδότηση πολλών φορτίων με μια γραμμή διανομής.

Τα κυκλώματα διακλάδωσης (π.χ. φωτισμού, ρευματοδοτών, ανεξάρτητων γραμμών κλπ.) μιας ΕΗΕ

έχουν ενιαία διατομή και μάλιστα μικρότερη από 16 (mm2). Επομένως, ισχύει: R q (εξ.1.18) και

η εξ.(6.23) γίνεται:

1 1 2 2 3 3 4 42

2 ... ph ph

u l P l P l P l PU qU

(6.24)

(6.25)

(6.26)

(6.27)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

34

Εάν αντί των ισχύων θεωρηθούν οι εντάσεις των φορτίων, η εξ.(6.27) παίρνει τη μορφή:

1 1 2 2 3 3 4 42 cos ... m

ph ph

u l I l I l I l IU qU

Όπου:

1 1 2 3 4

2 2 3 4 5

3 3 4 5 6

4 4 5 6 7

............

I I I I II I I I II I I I II I I I I

είναι οι εντάσεις ρεύματος που μεταφέρουν τα τμήματα της γραμμής μήκους l1, l2, l3, l4, … αντίστοιχα και

cos m είναι ο μέσος συντελεστής ισχύος των φορτίων (εξ.6.26).

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η επιτρεπτή εκατοστιαία πτώση τάσης σε μια ΕΗΕ είναι: Δu % = 4 % και η

φασική πτώση τάσης σε δίκτυο με ονομαστική φασική τάση 230 (V, RMS) είναι: Δu = 0,04*230 = 9,2

(V). Εάν, λοιπόν, αποφασιστεί το ποσοστό της πτώση τάσης σε ένα κύκλωμα διακλάδωσης ΕΗΕ, τότε,

λαμβάνοντας υπόψη τις εξς.(6.7) και (6.28), η αναγκαία διατομή της γραμμής του κυκλώματος

διακλάδωσης υπολογίζεται από τη σχέση

1 1 2 2 3 3 4 42 cos 100 ...

%

m

ph

q l I l I l I l Iu U

Παράδειγμα 6.7

Μονοφασικό φορτίο απορροφά ονομαστική ένταση ρεύματος 42 (Α) με συντελεστή ισχύος 85%. Το

φορτίο τροφοδοτείται από δίκτυο ΧΤ 400 (V) / 230 (V), 50 (Hz) με καλώδιο μήκους 50 (m), τύπου A 05

VV U 3 G (NYM με τρεις αγωγούς, L-N-PE). Το καλώδιο τοποθετείται πάνω σε τοίχο σε απλή στρώση

μαζί με άλλα τρία πολυπολικά καλώδια σε επαφή μεταξύ τους. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 35

(0C). Εάν η επιτρεπτή πτώση τάσης στο καλώδιο είναι 2,2 %, να επιλεγεί η κατάλληλη διατομή των

αγωγών του καλωδίου.

Λύση

Οι αγωγοί του καλωδίου πρέπει να έχουν τέτοια διατομή, ώστε, όταν διαρρέονται από την

ονομαστική ένταση ρεύματος αφενός να μην υπάρχει κίνδυνος καταστροφής της μόνωσής τους από

υπερβολική ανάπτυξη θερμότητας και αφετέρου να μην προκαλείται πάνω στο καλώδιο πτώση τάσης

μεγαλύτερη από την επιτρεπτή τιμή.

Από τον τύπο του καλωδίου συμπεραίνουμε ότι πρόκειται για καλώδιο με μόνωση αγωγών και

μανδύα από PVC. Οι συντελεστές θερμοκρασίας και πλήθους κυκλωμάτων είναι: fθ = 0,94 (πίνακας

7.5,[1]) και f n = 0,75 (πίνακας 7.6, [1]). Η διατομή των αγωγών του καλωδίου πρέπει να αντέχει ένταση

ρεύματος τουλάχιστον ίση με (εξ.6.4):

(6.28)

(6.29)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

35

' 42 42 59,57( ).0,94 0,75 0,705

bb

n

II Af f

Από τον πίνακα 7.3b, [1], επιλέγεται διατομή 10 (mm2) με ένταση αναφοράς I0 = 60 (A) ≈ Ib΄ (= 59,57 A).

Η διατομή αυτή πρέπει να ελεγχθεί και σε πτώση τάση. Επειδή η διατομή είναι q = 10 (mm2) < 16 (mm2),

η ανά μονάδα μήκους αντίσταση της γραμμής είναι: Ψ΄≈ R ́ = ρ/q και επομένως η ανηγμένη τιμή της

πτώσης τάσης (εξ.6.8) θα είναι:

12

2 cos cos2 2

0,0172 0,852 50 42 0,02710 230

ph ph ph ph

ph

l Pu l I l IU U U q U

uU

και η εκατοστιαία πτώση τάσης (εξ.6.7):

.% 100 0,027 100 2,7% % 2,2%.

ph

uu uU

Επειδή με τη διατομή των 10 (mm2) προκαλείται πτώση τάσης μεγαλύτερη από την επιτρεπτή, θα

επιλεγεί η επόμενη τυποποιημένη διατομή των 16 (mm2). Τελικώς, επιλέγεται καλώδιο τύπου: A 05 VV

U 3 G 16 (ή ΝΥΜ 3*16 mm2).

Παράδειγμα 6.8

Βιομηχανική ηλεκτρική εγκατάσταση έχει το γενικό πίνακα φωτισμού-κίνησης (ΓΠΦΚ) και

τέσσερεις υποπίνακες, εκ των οποίων οι τρεις είναι πίνακες κίνησης και ο ένας πίνακας φωτισμού-

ρευματοδοτών. O ΓΠΦΚ τροφοδοτείται από ιδιωτικό υποσταθμό με μετασχηματιστή ΜΤ/ΧΤ,

20(kV)/0,4(kV), η δε διάταξη παροχέτευσης των πινάκων από το ΓΠΦΚ γίνεται μέσω μιας κεντρικής

γραμμής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6.8.

Σχήμα 6.8. Διάταξη τροφοδότησης υποπινάκων κίνησης-φωτισμού από το γενικό πίνακα φωτισμού-κίνησης (Παράδειγμα 6.8).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

36

Το κεντρικό καλώδιο τροφοδότησης των υποπινάκων (0-4) είναι τύπου ΝΥΥ και τοποθετείται μόνο

του πάνω σε μεταλλική σχάρα. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος ανέρχεται στους 40 (0C). Η επιτρεπτή

πτώση τάσης πάνω στη γραμμή από το σημείο (0) έως το σημείο (4) είναι 3,0 %. Η ειδική αντίσταση του

χαλκού στους 20 (0C) είναι 0,01786 (Ω.mm2/m). Να υπολογιστούν οι διατομές των τμημάτων των

γραμμών: (0-1), (1-2), (2-3) και (3-4).

Λύση

Οι διατομές των αγωγών των τμημάτων της κεντρικής γραμμής θα πρέπει να ικανοποιούν το κριτήριο

της προστασίας της μόνωσης των αγωγών από υπερθέρμανση (ασφαλή λειτουργία) και το κριτήριο της

πτώσης τάσης (καλή λειτουργία). Αρχικά υπολογίζονται τα ρεύματα αναφοράς και οι διατομές των

αγωγών και στη συνέχεια υπολογίζεται η πτώση τάσης στα επιμέρους τμήματα της κεντρικής γραμμής. Οι

διατομές γίνονται αποδεκτές, εάν το άθροισμα των πτώσεων τάσεων στα τμήματα της κεντρικής γραμμής

δεν ξεπερνά την επιτρεπτή πτώση τάσης.

Τα ρεύματα που απορροφούν οι υποπίνακες ΥΚ-1, ΥΚ-2, ΥΦ-Ρ και ΥΚ-3 είναι (εξ.3.113):

11 1

1

01

01 1 1

35.000 59,50( )3 cos 3 400 0,85

cos(0,85) 31,79

59,50 31,79 50,57 31,35( )

l l

PI I AV

a

I I j A

22 2

2

02

02 2 2

50.000 80,28( )3 cos 3 400 0,9

cos(0,9) 25,84

80,28 25,84 72,25 34,99( ).

l l

PI I AV

a

I I j A

3

03

03

40.000 57,80( )3 cos 3 400 1

cos (1,0) 0

57,80 0 57,80 0( ).

l l

PI I AV

a

I I j A

33 3

4

04

03 3 4

20.000 38,54( )3 cos 3 400 0,75

cos (0,75) 41,41

38,54 41,41 28,90 25,50( ).

l l

PI I AV

a

I I j A

Τα ρεύματα στα επιμέρους τμήματα της κεντρικής γραμμής υπολογίζονται αναλυτικά με εφαρμογή

του νόμου των ρευμάτων του Kirchhoff (εξ.1.40) στο πεδίο της συχνότητας. Είναι:

Τμήμα (3-4): 03 4 3 38,54 41,41 28,90 25,50( ). I I j A

Τμήμα (2-3): 0 00 02 3 3 4 57,80 0 38,54 41,41 86.70 25,50 90,37 16,39 ( ) I I I j A

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

37

Τμήμα (1-2):

01 2 2 3 2 86.70 25,50 72,25 34,99 158,95 60,49( ) 170,08 20,83 ( ). I I I j j j A A

Τμήμα (0-1):

0 1 1 2 1

00 1

158,95 60,49 50,57 31,35

209,53 91,83 228,77 23,67 ( ).

I I I j j

I j A

Ο συντελεστής θερμοκρασίας είναι: fθ = 0,87 (πίνακας 7.5, [1]) και ο συντελεστής πλήθους

κυκλωμάτων είναι: fn = 1 (πίνακας 7.6, [1]). Οι διατομές των τμημάτων του κυκλώματος επιλέγονται από

τον πίνακα 7.4 ([1]).

Τμήμα (0-1)

0 10 1

20 1 0 0 1

228,77 263( )0,87 1

120( ), 276( ) ( 263 ).

n

II A

f fq mm I A I A

Τμήμα (1-2)

1 21 2

21 2 0 1 2

170,08 195,5( )0,87 1

70( ), 196( ) ( 195,5 ).

n

II Af f

q mm I A I A

Τμήμα (2-3)

2 32 3

22 3 0 2 3

90,37 103,87( )0,87 1

35( ), 126( ) ( 103,87 ).

n

II Af f

q mm I A I A

Τμήμα (3-4)

3 43 4

23 4 0 3 4

38,54 44,3( )0,87 1

10( ), 60( ) ( 44,3 ).

n

II Af f

q mm I A I A

Παρατήρηση

Για τον υπολογισμό των ρευμάτων στο πεδίο της συχνότητας στα επιμέρους τμήματα της κεντρικής

γραμμής ακολουθήθηκε ο αναλυτικός τρόπος υπολογισμού (παρ.2.3). Εντούτοις, όταν πρόκειται για

φορτία του ιδίου τύπου (π.χ. ωμικό-επαγωγικά) και οι τιμές των συντελεστών ισχύος των φορτίων δεν

διαφέρουν πολύ μεταξύ τους, είναι δυνατόν να θεωρηθεί ότι τα φορτία έχουν τον ίδιο συντελεστή ισχύος

ίσο με τη μέση τιμή, cosφm (εξ.6.26). Με αυτήν την παραδοχή, τα ρεύματα των φορτίων έχουν την ίδια

αρχική φάση [φm = cos-1(cosφm)] και επομένως η διανυσματική άθροιση των ρευμάτων (νόμος των

ρευμάτων του Kirchhoff στο πεδίο της συχνότητας) μετατρέπεται σε αριθμητική άθροιση.

Λαμβάνοντας υπόψη την παραδοχή που αναφέρθηκε προηγουμένως, προκύπτουν τα εξής ρεύματα

και διατομές των επιμέρους τμημάτων της κεντρικής γραμμής.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

38

Ρεύματα στα επιμέρους τμήματα της κεντρικής γραμμής

1 1 2 2 3 3 4 4

1 2 3 4

cos cos cos cos 35 0,85 50 0,90 40 1,0 20 0,75cos 0,89535 50 40 20

mP P P P

P P P P

11

22

33

35.000 56,51( )3 cos 3 400 0,895

50.000 80,73( )3 cos 3 400 0,895

40.000 64,58( )3 cos 3 400 0,895

20.000 32,33( )3 cos 3 400 0,895

l l m

l l m

l l m

l l m

PI AVPI A

VPI A

VP

I AV

0 1 1 2 3

0 10 1

12

0 1

56,51 80,73 64,58 32,30 234,12( )234,12 269,1( )0,87

120( )

I I I I I AII Af f

q mm

1 2 2 3

1 21 2

12

1 2

80,73 64,58 32,30 177,61( )177,61 204,15( )

0,87

95( )

I I I I AII Af f

q mm

2 3 3

2 32 3

12

2 3

64,58 32,30 96,88( )96,88 111,36( )0,87

35( )

I I I AII Af f

q mm

3 4 3

2 33 4

12

3 4

32,30( )32,30 37,13( )0,87

6( )

I I AII Af f

q mm

Από τα αποτελέσματα προκύπτει μια μικρή διαφοροποίηση στις διατομές των τμημάτων (1-2) και (3-4)

και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, οι τιμές των συντελεστών ισχύος των φορτίων διαφέρουν σημαντικά

μεταξύ τους. Επομένως, η παραδοχή ότι τα φορτία έχουν τον ίδιο µέσο συντελεστή ισχύος, καθώς και η

αριθμητική άθροιση των ρευμάτων οδηγεί σε αποτελέσματα με σχετικώς μεγάλο σφάλμα.

Στη συνέχεια, με βάση τις διατομές των αγωγών που ευρέθησαν με τον αναλυτικό τρόπο,

υπολογίζονται οι πτώσεις τάσης στα επιμέρους τμήματα της γραμμής (εξ.6.24).

Πτώση τάσης στο τμήμα (0-1)

0 1 1 1 2 3 41 0

1

35 50 40 20 145( )

cos (0,85) 31,79

P P P P P P kW

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

39

01 1 1

1 02

02 2 2

3

1 04

04 4 4

tan 35 tan (31,79 ) 21,69( )cos (0,9) 25,84

tan 50 tan (25,84 ) 24,21( )0( )

cos (0,75) 41,41

tan 20 tan (41,41 ) 17,64( ).

Q P kVAR

Q P kVARQ kVAR

Q P kVAR

0 1 1 1 2 3 4 21,69 24,21 0 17,64 63,54( ). Q Q Q Q Q Q kVAR

6 6 60 10 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 1

60 1 1

0,01786 63,54tan 80 10 148,83 10 35,06 10120 145

183,89 10 ( / ).

QR X R XP

m

Η επαγωγική αντίδραση της γραμμής λαμβάνεται από το Σχήμα 7.13 ([1]) και είναι: 6

0 1 80( / ) 80 10 ( / ) X m m .

6 30 1 0 1 1

0 1 2 2

183,89 10 145 1030 0,005 0,5%.400

l l l l

U Pl ήU U

Πτώση τάσης στο τμήμα (1-2)

1 2 2 2 3 4

1 2 2 2 3 4

50 40 20 110( )24,21 0 17,64 41,85( )

P P P P P kWQ Q Q Q Q kVAR

6 6 61 21 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

1 2

61 2 2

0,01786 41,85tan 85 10 255,14 10 32,33 1070 110

287,47 10 ( / ).

QR X R XP

m

Η επαγωγική αντίδραση της γραμμής λαμβάνεται από το Σχήμα 7.13 [1] και είναι: 6

1 2 85( / ) 85 10 ( / ) X m m

6 31 2 1 2 2

1 2 2 2

287,47 10 110 1050 0,00988 1,0%.400

l l l l

u Pl ήU U

Πτώση τάσης στο τμήμα (2-3)

2 3 3 3 4

2 3 3 3 4

40 20 60( )0 17,64 17,64( )

P P P P kWQ Q Q Q kVAR

6 6 62 32 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3

2 3

62 3 2

0,01786 17,64tan 88 10 510,29 10 25,87 1035 60

536,16 10 ( / ).

QR X R XP

m

Η επαγωγική αντίδραση της γραμμής λαμβάνεται από το Σχήμα 7.13 ([1]) και είναι: 6

2 3 88( / ) 88 10 ( / ) X m m

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

40

6 32 3 2 3 3

2 3 2 2

536,16 10 60 1040 0,00804 0,8%.400

l l l l

u Pl ήU U

Πτώση τάσης στο τμήμα (3-4)

3 4 4 4

3 4 4 4

20 ( )17,64 ( )

P P P kWQ Q Q kVAR

6 6 63 43 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4

3 4

63 4 4

0,01786 17,64tan 98 10 1786 10 86,44 1010 20

1872,44 10 ( / ).

QR X R XP

m

Η επαγωγική αντίδραση της γραμμής λαμβάνεται από το Σχήμα 7.13 [1] και είναι: 6

3 4 98( / ) 98 10 ( / ) X m m

6 33 4 3 4 4

3 4 2 2

1872,44 10 20 1020 0,00468 0,47%.400

l l l l

u Pl ήU U

Η συνολική πτώση τάσης στην κεντρική γραμμή είναι ίση με το άθροισμα των πτώσεων τάσεων στα

επιμέρους τμήματα της γραμμής,

0 4 0 1 2 3 3 41 2 0,005 0,00988 0,00804 0,00468 0,0276

l l l l l l l l l l

u u u uuU U U U U

0 40 4 .% 100 0,0276 100 2,76 % 3,0%

l l

uu uU

Επομένως, οι διατομές των επιμέρους τμημάτων της κεντρικής γραμμής που επιλέχθηκαν γίνονται

αποδεκτές.

(6.2.3.3) Υπολογισμός πτώσης τάσης σε γραμμές κυκλωμάτων διακλάδωσης ΕΗΕ κατοικιών

Τα ηλεκτρικά φορτία των κατοικιών είναι του φωτισμού, των ρευματοδοτών και των σταθερών

συσκευών (παρ. 6.1.3.4). Τα κυκλώματα ηλεκτρικών συσκευών είναι ανεξάρτητα, όταν η ισχύς των

συσκευών είναι μεγαλύτερη από 1,5 (kW). Τα φωτιστικά σημεία και οι ρευματοδότες πρέπει να

τροφοδοτούνται από ανεξάρτητα κυκλώματα, ώστε τυχόν βλάβη σε μια συσκευή να μην επηρεάζει τη

λειτουργία των φωτιστικών σωμάτων της κατοικίας. Εντούτοις, για λόγους οικονομίας, σχεδιάζονται

ενίοτε και μικτά κυκλώματα φωτισμού-ρευματοδοτών.

Ο προσδιορισμός της ηλεκτρικής έντασης ενός κυκλώματος διακλάδωσης φωτισμού ή ρευματοδοτών

ή μικτού κυκλώματος φωτισμού-ρευματοδοτών γίνεται με τις εξής παραδοχές:

Ένταση ρεύματος απλού φωτιστικού σημείου: 0,5 (Α) ή 100 (W).

Ένταση ρεύματος πολύφωτου: 1,5 (Α) ή 200 (W).

Ένταση ρεύματος φωτιστικών μεγάλης ισχύος: προσδιορίζεται αναλυτικά με υπολογισμό.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

41

Ένταση ρεύματος του πρώτου ρευματοδότη από μια τετράδα ρευματοδοτών: 1,5 (Α). Ένταση

ρεύματος για κάθε έναν από τους υπόλοιπους ρευματοδότες της τετράδας: 0,5 (Α).

Ένταση ρεύματος ανεξάρτητων κυκλωμάτων διακλάδωσης, τα οποία τροφοδοτούν συσκευές με

ισχύ μεγαλύτερη από 1,5 (kW): προσδιορίζεται αναλυτικά με υπολογισμό, λαμβάνοντας υπόψη,

εάν αυτό επιβάλλεται, κατάλληλο συντελεστή ζήτησης.

Ο προσδιορισμός της μέγιστης έντασης ρεύματος της γραμμής μετρητή-γενικού πίνακα ΕΗΕ

κατοικίας προκύπτει, λαμβάνοντας υπόψη κατάλληλο συντελεστή ταυτοχρονισμού. Ο συντελεστής

ταυτοχρονισμού εκφράζει το ποσοστό της εγκατεστημένης ισχύος, που μπορεί να ζητηθεί ταυτόχρονα

από τον καταναλωτή. Η πληροφορία αυτή προκύπτει βεβαίως μετά από συνεργασία με τον ιδιοκτήτη της

κατοικίας για το είδος και το πλήθος των φορτίων, που προτίθεται να λειτουργήσει ταυτόχρονα. Εάν αυτό

δεν είναι εφικτό, τότε λαμβάνονται οι εξής εμπειρικές τιμές συντελεστή ταυτοχρονισμού:

Για μονοφασική κατανάλωση: g = 0,4. Το ρεύμα παροχής προκύπτει από το γινόμενο του

αθροίσματος των ρευμάτων διακλάδωσης επί το συντελεστή ταυτοχρονισμού.

Για τριφασική παροχή: g = 0,8. Το ρεύμα παροχής προκύπτει από το γινόμενο του ρεύματος της

δυσμενέστερης φάσης επί το συντελεστή ταυτοχρονισμού. Δυσμενέστερη είναι η φάση, η οποία,

μετά από την ισοκατανομή του φορτίου στις τρεις φάσεις, δέχεται τη μεγαλύτερη ένταση

ρεύματος.

Παράδειγμα 6.9

Το μονογραμμικό διάγραμμα παροχής και ηλεκτρικού πίνακα κατοικίας παρουσιάζεται στο Σχήμα

6.9. Οι γραμμές των κυκλωμάτων διακλάδωσης του ηλεκτρικού μαγειρείου, του θερμοσιφώνου και του

πλυντηρίου είναι καλώδια τύπου A05VV-U (NYM), ενώ οι γραμμές των κυκλωμάτων διακλάδωσης

φωτισμού και ρευματοδοτών είναι αγωγοί τύπου H07V-U (NYA), οι οποίοι τοποθετούνται μέσα σε

πλαστικούς ηλεκτρολογικούς σωλήνες κατάλληλης διαμέτρου. Όλες οι γραμμές διακλάδωσης

εντοιχίζονται σε μονωμένο τοίχο κάτω από το σουβά. Οι γραμμές διακλάδωσης μέσα στην κατοικία,

όταν οδεύουν σε κοινό αυλάκι στον τοίχο βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους. Το κύκλωμα

διακλάδωσης ενισχυμένων ρευματοδοτών τροφοδοτεί τέσσερις ρευματοδότες για τροφοδότηση μόνο μιας

συσκευής πάνω από 1,5 (kW). Από τους τέσσερις ενισχυμένους ρευματοδότες, μόνο ένας ρευματοδότης

ενεργοποιείται κάθε φορά, το μήκος δε του πλέον απομακρυσμένου ρευματοδότη είναι 20 (m). Το

καλώδιο της ηλεκτρικής παροχής τοποθετείται μέσα σε χαλυβδοσωλήνα, για μηχανική προστασία, και

στερεώνεται πάνω σε τοίχο. Η θερμοκρασία του χώρου είναι 30 0C. Η ισχύς του ηλεκτρικού μαγειρείου

είναι 8,5 (kW), του θερμοσιφώνου 4,0 (kW) και του πλυντηρίου 3,5 (kW) με συντελεστή ισχύος 0,9. Τα

μήκη των γραμμών έχουν σημειωθεί στα αντίστοιχα κυκλώματα διακλάδωσης στο μονογραμμικό

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

42

διάγραμμα του πίνακα. Η τάση του δικτύου είναι 230 (V, RMS) / 50 (Hz). Να επιλεγούν οι κατάλληλες

διατομές των αγωγών διακλάδωσης και της παροχής μετρητή – γενικού πίνακα.

Λύση

Οι συντελεστές θερμοκρασίας και πλήθους είναι: fθ = 1,0 και ο συντελεστής πλήθους κυκλωμάτων fn

= 1,0.

Σχήμα 6.9. Διάταξη γραμμής παροχής και μονογραμμικού διαγράμματος γενικού πίνακα ΕΗΕ κατοικίας (Παράδειγμα 6.8).

Η μέγιστη επιτρεπτή πτώση τάσης είναι 4 %. Αυτό σημαίνει ότι, η πτώση τάσης του δυσμενέστερου

φορτίου από το σημείο τροφοδότησης της ΔΕΗ (μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας) δεν πρέπει να

υπερβαίνει το 4 %. Προς τούτο, θεωρούμε πτώση τάσης στη γραμμή της παροχής 1 % και πτώση τάσης

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

43

στα κυκλώματα διακλάδωσης 3 %. Στην πορεία επίλυσης του προβλήματος, τα παραπάνω ποσοστά

πτώσης τάσης ενδέχεται να τροποποιηθούν, ανάλογα με τις επιλεγείσες διατομές των γραμμών.

Κύκλωμα διακλάδωσης ηλεκτρικού μαγειρείου

Ο συντελεστής ζήτησης του ηλεκτρικού μαγειρείου είναι 80 % (Πίνακα 6.6) και επομένως η μέγιστη

ταυτόχρονη ισχύς ζήτησης του ηλεκτρικού μαγειρείου είναι: Pµ = 0,8*8,5 = 6,8 (kW) = 6.800 (W).

Ένταση ρεύματος ηλεκτρικού μαγειρείου (εξ.3.20):

6800 29,57( )cos 230 1

29,57 29,57( ).1 1

n

PI A

UI

I Af f

Από τον πίνακα 7.3a [1], εκλέγεται διατομή: qµ = 6 (mm2), I0 = 34 (A) > Iµ΄ (= 29,57 Α). Η πτώση

τάσης στο κύκλωμα διακλάδωση του ηλεκτρικού μαγειρείου είναι (εξ.6.28),

2 .cos 2 0,01786 1 29,57 10 0,00766 0,76%.6 230

u I lή

U q U

Κύκλωμα διακλάδωσης ηλεκτρικού θερμοσιφώνου

Η ένταση ρεύματος του θερμοσιφώνου, η διατομή και η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης

είναι:

20

4000 17,40 ( )cos 230 1

4( ), 26( ) ( 17,4 )2 .cos 2 0,01786 1 17,40 6 0,00405 0,41%.

4 230

PI I A

Uq mm I A I A

u I lή

U q U

αντίστοιχα.

Ας σημειωθεί ότι, μπορεί να επιλεγεί και η διατομή 22,5( )q mm για τη γραμμή του θερμοσιφώνου.

Όμως, επειδή το ρεύμα αναφοράς για τη διατομή των 2,5 (mm2) είναι περίπου ίσο με το ρεύμα γραμμής,

κρίνεται σκόπιμο να επιλεγεί η επόμενη διατομή των 4 (mm2).

Κύκλωμα διακλάδωσης ηλεκτρικού πλυντηρίου

Η ένταση ρεύματος του πλυντηρίου, η διατομή και η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης είναι:

.. .

.

2. 0 .

. . .

.

3500 16,91 ( )cos 230 0,9

2,5( ), 19,5( ) ( 16,91 )2 .cos 2 0,01786 0,9 16,91 5 0,00473 0,47%.

2,5 230

PI I AU

q mm I A I Au I l

ήU q U

αντίστοιχα.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

44

(α)

(β)

(γ)

(δ)

(ε)

Σχήμα 6.10. Κυκλώματα διακλάδωσης για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης. (α) Κύκλωμα φωτισμού 1. (β) Κύκλωμα φωτισμού 2. (γ) Κύκλωμα φωτισμού 3. (δ) Κύκλωμα ρευματοδοτών 1. (ε) Κύκλωμα ρευματοδοτών 2.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

45

Κύκλωμα διακλάδωσης φωτισμού 1

Η ένταση ρεύματος του κυκλώματος είναι 3,5 (Α) και επομένως επιλέγεται η ελάχιστη διατομή αγωγών

κυκλώματος: qΦ1 = 1,5 (mm2). Η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης υπολογίζεται με αναφορά στο

Σχήμα 6.10(α). Είναι (εξ.6.28),

61 1

11

1

2 .cos

2 0,01786 1 3 3,5 4 3 3 2,5 3 2 4 1,5 4,5 1 0,0048 0,48%.1,5 230

i ii

u I lU q Uu ήU

Κύκλωμα διακλάδωσης φωτισμού 2

Η ένταση ρεύματος του κυκλώματος είναι 2,5 (Α) και επομένως επιλέγεται η ελάχιστη διατομή

αγωγών κυκλώματος: qΦ2 = 1,5 (mm2). Η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης υπολογίζεται με

αναφορά στο Σχήμα 6.10(β). Είναι,

42 2

12

2

2 .cos

2 0,01786 1 5 2,5 4 2 6 1,5 5 0,5 0,0033 0,33%.1,5 230

i ii

u I lU q Uu ήU

Κύκλωμα διακλάδωσης φωτισμού 3

Η ένταση ρεύματος του κυκλώματος είναι 4 (Α) και επομένως επιλέγεται η ελάχιστη διατομή αγωγών

κυκλώματος: qΦ3 = 1,5 (mm2). Η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης υπολογίζεται με αναφορά στο

Σχήμα 6.10(γ). Είναι,

43 3

13

3

2 .cos

2 0,01786 1 4 3 3 6,5 1,5 3 0,5 5,5 0,004 0,4%.1,5 230

i ii

u I lU q Uu ήU

Κύκλωμα διακλάδωσης ρευματοδοτών 1

Η ένταση ρεύματος του κυκλώματος είναι 6 (Α) και επομένως επιλέγεται η ελάχιστη διατομή αγωγών

κυκλώματος: qΡ1 = 1,5 (mm2). Η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης υπολογίζεται με αναφορά στο

Σχήμα 6.10(δ). Είναι,

41 1

11

1

2 .cos

2 0,01786 1 6 5 5 3,5 4,5 3 2,5 6 0,0079 0,79%.1,5 230

i ii

u I lU q Uu ήU

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

46

Κύκλωμα διακλάδωσης ρευματοδοτών 2

Η ένταση ρεύματος του κυκλώματος είναι 5,5 (Α) και επομένως επιλέγεται η ελάχιστη διατομή αγωγών

κυκλώματος: qΡ2 = 1,5 (mm2). Η πτώση τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης υπολογίζεται με αναφορά στο

Σχήμα 6.10(ε). Είναι,

42 2

12

2

2 .cos

2 0,01786 1 5,5 3 4,5 5 3 3 2 7 0,0064 0,64%.1,5 230

i ii

u I lU q Uu ήU

Κύκλωμα διακλάδωσης ενισχυμένων ρευματοδοτών

Για τον υπολογισμό της διατομής και της πτώσης τάσης στο κύκλωμα διακλάδωσης, θεωρούμε ότι το

κύκλωμα των ενισχυμένων ρευματοδοτών εξυπηρετεί φορητή συσκευή ισχύος 3,5 (kW) και συντελεστή

ισχύος 100 % (π.χ. ηλεκτρικό καλοριφέρ κλπ.). Η ένταση ρεύματος του κυκλώματος είναι:

3500 15,22( ).cos 230

PI I A

U

Επιλέγεται διατομή καλωδίου κυκλώματος (πίνακας 7.3a, [1]): qΕΡ = 2,5 (mm2). με: Ι0 = 19,5(Α) >

Ι΄ΕΡ (=15,22 Α). Η πτώση τάσης στο κύκλωμα είναι:

2 .cos 2 0,01786 1 15,22 20 0,019 1,9%.2,5 230

u I l ήU q U

Το κύκλωμα διακλάδωσης ενισχυμένων ρευματοδοτών παρουσιάζει τη μεγαλύτερη πτώση τάσης

(δυσμενέστερο κύκλωμα) ίση με: % 1,9%. u Επομένως, η διαθέσιμη πτώση τάσης στη γραμμή

μετρητή – γενικού πίνακα είναι: % 4% 1,9% 2,1%. u

Επειδή δεν ορίζεται στα δεδομένα του προβλήματος, λαμβάνεται συντελεστής ταυτοχρονισμού της

ΕΗΕ 40%. Η μέγιστη ταυτόχρονη ζήτηση έντασης ρεύματος στη γραμμή μετρητή – γενικού πίνακα είναι:

9

. 1 2 3 1 21

0,4 29,57 17,40 16,91 3,5 2,5 4 6 5,5 15,22 40,24( ).

I I g I g I I I I I I I I I

I A

Από τον πίνακα 7.3a ([1]), επιλέγεται διατομή αγωγών παροχής: qΜΠ = 10 (mm2), με: Ι0 = 46 (Α) > Ι΄ΜΠ

(=40,24 Α). Η πτώση τάσης πάνω στη γραμμή μετρητή – γενικού πίνακα είναι:

2 .cos 2 0,01786 1 40,24 20 0,0125 1,25% 2,1%,10 230

u I l ήU q U

και επομένως η διατομή των 10 (mm2) για τη γραμμή μετρητή – γενικού πίνακα γίνεται αποδεκτή.

Τελικώς, το δυσμενέστερο φορτίο (στο κύκλωμα των ενισχυμένων ρευματοδοτών) παρουσιάζει συνολική

πτώση τάσης ως προς το μετρητή: 1,9 % + 1,25 % = 3,15 % < Δuεπ. = 4 %.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

47

(6.3) Εγκαταστάσεις γειώσεων

Γείωση είναι η σύνδεση ενός σημείου κυκλώματος εγκατάστασης ή ενός ξένου προς το κύκλωμα

μεταλλικού αντικειμένου με μια εγκατάσταση γείωσης. Υπάρχουν τριών ειδών γειώσεις, ανάλογα με τη

χρήση τους, οι οποίες συνυπάρχουν συνήθως στις εγκαταστάσεις.

Γείωση λειτουργίας είναι η γείωση ενός σημείου ενεργού κυκλώματος της εγκατάστασης, π.χ. η

γείωση του ουδέτερου κόμβου ενός ΜΣ (Σχήμα 6.1) και η γείωση του ουδέτερου αγωγού του

δικτύου τύπου ΤΝ-S.

Γείωση προστασίας είναι η γείωση ενός μεταλλικού μέρους, το οποίο δεν είναι στοιχείο ενεργού

κυκλώματος (Σχήμα 6.1), όπως για παράδειγμα η γείωση των μεταλλικών μερών των συσκευών

της εγκατάστασης και η οποία αποσκοπεί στη μείωση των τάσεων επαφής στα μεταλλικά

περιβλήματα των συσκευών, με τα οποία ενδέχεται να έρθει κάποιος σε επαφή.

Γείωση του συστήματος αντικεραυνικής εγκατάστασης, μέσω της οποίας διοχετεύεται με ασφάλεια

το ρεύμα κεραυνού στη γη και η οποία μπορεί να είναι συνεχής ή ανοικτή (Σχήμα 6.1) για τον

περιορισμό της ηλεκτροχημικής διάβρωσης των γειωτών.

Οι εγκαταστάσεις γείωσης υλοποιούνται με ένα ή περισσότερα ηλεκτρόδια συνδεδεμένα μεταξύ τους,

τα οποία τοποθετούνται μέσα στο έδαφος. Τα ηλεκτρόδια γείωσης που χρησιμοποιούνται συνήθως στις

εγκαταστάσεις κτιρίων ΧΤ είναι: (α) ο γειωτής ράβδου, (β) ο γειωτής ταινίας, (γ) ο θεμελιακός γειωτής, (δ)

ο γειωτής πλέγματος, (ε) ο κυκλικός γειωτής και (στ) ο πολυγωνικός γειωτής. Στη συνέχεια, περιγράφονται

σύντομα αυτά τα είδη γειωτών και δίνονται οι σχέσεις υπολογισμού της αναμενόμενης αντίστασης

γείωσης των γειωτών [1]-[4], [13]

Γειωτής ράβδου Ο γειωτής ράβδου (Σχήμα 6.11α) είναι ένας σωλήνας με διάμετρο μεγαλύτερη από μία ίντσα (1 in =

25,4 mm) ή μία στρογγυλή ράβδο ή ένα προφίλ (U, T, L ή I) από γαλβανισμένο χάλυβα. Η ράβδος

καρφώνεται κατακόρυφα ή λοξά (το πολύ 200 ως προς την κατακόρυφο) με μηχανική σφύρα. Το μήκος

της ράβδου είναι συνήθως 2,5 έως 3,0 (m). Η αντίσταση γείωσης ενός γειωτή ράβδου εξαρτάται από το

μήκος, τη διάμετρο και το είδος του εδάφους, δίνεται δε από τη σχέση:

4.ln

2 eff

Aeff

lR

l d

Όπου: ρ η ειδική αντίσταση του εδάφους σε (Ω.m), d η εξωτερική διάμετρος του σωλήνα σε (m), leff. = l –

0,5 είναι το ενεργό μήκος του σωλήνα σε (m). Στην εξ.(6.30) λαμβάνεται το ενεργό και όχι το πραγματικό

μήκος για τον υπολογισμό της αντίστασης του γειωτή, επειδή η ειδική αντίσταση του εδάφους σε βάθος

έως και 0,5 (m) δεν είναι σταθερή αλλά μεταβάλλεται ευρέως με τη θερμοκρασία και την υγρασία,

ανάλογα με την εποχή του έτους.

(6.30)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

48

(α)

(β)

(γ)

Σχήμα 1.29. (Συνέχεια).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

49

(δ)

(ε)

(στ)

Σχήμα 1.29. (Συνέχεια).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

50

(ζ) (η)

Σχήμα 6.11. (α) Γειωτής ράβδου. (β) Γειωτής ταινίας. (γ) Θεμελιακός γειωτής χωρίς εγκάρσιους αγωγούς. (δ) Θεμελιακός γειωτής με εγκάρσιους αγωγούς. (ε) Γειωτής πλέγματος. (στ) Κυκλικός γειωτής.

(ζ) Πολύγωνο γειωτών ράβδου. (η) Διάγραμμα υπολογισμού συντελεστή Kr [8].

Γειωτής ταινίας Ο γειωτής ταινίας (Σχήμα 6.11β) είναι συνήθως χάλυβας γαλβανισμένος ή επιμολυβδωμένος ή

επιχαλκωμένος διαστάσεων 40 * 4 (mm2) . Τοποθετείται σε χαντάκι βάθους 0,7 – 1,0 (m), ώστε το έδαφος

να είναι υγρό για όλη τη διάρκεια του έτους. Η μεγαλύτερη πλευρά της διατομής της ταινίας πρέπει να

τοποθετείται κάθετα προς τον πυθμένα του χαντακιού, ώστε να εξασφαλίζεται η πλήρης επαφή της

ταινίας με το χώμα. Η ταινία συγκρατείται στη θέση αυτή με ειδικά στηρίγματα.

Κατά την επιλογή του υλικού ενός γειωτή πρέπει να εξετάζεται η περίπτωση πρόκλησης

ηλεκτροχημικής διάβρωσης. Για παράδειγμα, εάν υφίσταται ισοδυναμική σύνδεση προστασίας, όπου

συνδέονται μαζί στον ισοδυναμικό ζυγό ο γειωτής και οι χαλύβδινοι σωλήνες εσωτερικών δικτύων

(θέρμανσης, κλιματισμού κλπ.), πρέπει να αποφεύγεται η χρήση χάλκινων ή επιχαλκωμένων

ηλεκτροδίων, διότι κάτι τέτοιο θα προκαλούσε καταστροφή των χαλύβδινων σωλήνων λόγω

ηλεκτροχημικής διάβρωσης (ο χάλυβας είναι ηλεκτροαρνητικότερος του χαλκού).

Η αντίσταση γείωσης γειωτή ταινίας μήκους l, ο οποίος τοποθετείται σε βάθος 0,7 – 1,0 (m) δίνεται

από τη σχέση:

2lnAlR

l d

Όπου 4d A είναι το ισοδύναμο πάχος του γειωτή και Α είναι η διατομή της ταινίας.

(6.31)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

51

Θεμελιακός γειωτής Η κατασκευή θεμελιακού γειωτή (Σχήμα 6.11γ,δ) είναι υποχρεωτική για κάθε νεοανεγειρόμενο κτίριο.

Η θεμελιακή γείωση είναι ένας γειωτής ταινίας που τοποθετείται στο κάτω μέρος των θεμελίων των

κτιρίων, μέσα στο σκυρόδεμα. Η τοποθέτηση γίνεται στη βάση των εξωτερικών τοίχων και είναι ένας

κλειστός βρόχος. Ο θεμελιακός γειωτής εμφανίζει χαμηλή αντίσταση γείωσης, αφού το έδαφος και το

σκυρόδεμα των θεμελίων διατηρείται υγρό για όλο το έτος.

Ο αγωγός του γειωτή μπορεί να είναι: (α) ταινία από γαλβανισμένο χάλυβα ελάχιστων διαστάσεων 30

(mm)*3,5 (mm) ή 25 (mm)*4 (mm), συνιστώνται οι διαστάσεις 40 (mm)*5 (mm) ή 50 (mm)*4 (mm), (β)

ράβδος από γαλβανισμένο χάλυβα ελάχιστης διαμέτρου 10 (mm), συνιστάται διάμετρος 12 (mm).

Ο γειωτής πρέπει να περιβάλλεται παντού από δονημένο συμπυκνωμένο σκυρόδεμα. Μετά την

εκσκαφή των θεμελίων κατασκευάζεται μία στρώση από σκυρόδεμα πάχους 10 (cm) περίπου, πάνω στην

οποία τοποθετείται η ταινία με τη μεγαλύτερη πλευρά της διατομής της κάθετα προς τη στρώση του

σκυροδέματος μέσω ειδικών στηριγμάτων. Αντί ταινίας μπορεί να τοποθετηθεί χαλύβδινη ράβδος

κυκλικής διατομής.

Για κτίρια με μικρό εμβαδόν κάτοψης απαιτείται η τοποθέτηση μόνο ενός κλειστού αγωγού στα

θεμέλια της οικοδομής (Σχήμα 6.11γ). Για κτίρια με μεγάλο εμβαδόν κάτοψης απαιτούνται και πρόσθετοι

αγωγοί διατεταγμένοι οριζόντια ή κάθετα, οι οποίοι ενώνονται με τον περιμετρικό αγωγό των θεμελίων

(Σχήμα 6.11δ). Η απόφαση για την τοποθέτηση ή μη πρόσθετων αγωγών προκύπτει από τον περιορισμό

που πρέπει να ισχύει ότι κανένα σημείο της κάτοψης του κτιρίου δεν πρέπει να απέχει απόσταση

μεγαλύτερη από 10 (m) από τον πλησιέστερο αγωγό της θεμελιακής γείωσης.

Η αντίσταση θεμελιακής γείωσης, η οποία διαμορφώνεται μόνο από τον κλειστό περιμετρικό αγωγό,

χωρίς δηλαδή πρόσθετους αγωγούς (Σχήμα 6.11γ), υπολογίζεται από τη σχέση:

2AR

D

Όπου: 4

SD

και S είναι το εμβαδόν της κάτοψης του κτιρίου.

Εάν απαιτούνται και πρόσθετοι αγωγοί πέραν του περιμετρικού αγωγού (Σχήμα 6.11δ), τότε η

αντίσταση γείωσης του θεμελιακού αγωγού υπολογίζεται ως να ήταν ένας γειωτής ταινίας (εξ. 6.31),

λαμβάνοντας ως μήκος ταινίας το συνολικό μήκος των αγωγών της θεμελιακής γείωσης.

Γειωτής πλέγματος

Ο γειωτής πλέγματος (Σχήμα 6.11ε) διαμορφώνεται από οριζόντιους και κάθετους αγωγούς, οι οποίοι

σχηματίζουν τετραγωνικά ανοίγματα πλευράς 0,5 – 0,7 (m). Οι αγωγοί, οι οποίοι πρέπει να είναι καλά

συγκόλλημένοι μεταξύ τους, μπορεί να είναι ταινίες ή αγωγοί κυκλικής ή άλλης διατομής με ελάχιστα

πάχη αυτά των γειωτών ταινίας. Το πλέγμα του γειωτή τοποθετείται σε βάθος 0,7 – 1,0 (m). Βασικό

(6.32)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

52

πλεονέκτημα του γειωτή πλέγματος είναι ότι οι βηματικές τάσεις που εμφανίζονται στο έδαφος πάνω από

το γειωτή είναι αμελητέες. Πλεγματική γείωση κατασκευάζεται σε υποσταθμούς μέσης και υψηλής τάσης

(ΜΤ/ΧΤ) για τον περιορισμό των βηματικών τάσεων σε περίπτωση σφάλματος φάσης ΥΤ προς γη. Η

αντίσταση γείωσης πλεγματικού γειωτή προσεγγίζεται από τη σχέση:

2 A

g

RD l

Όπου: 4

blD

, l και b είναι το μήκος και το πλάτος αντίστοιχα του πλέγματος και lg είναι το συνολικό

μήκος των αγωγών του πλέγματος.

Κυκλικός γειωτής Ο κυκλικός γειωτής (Σχήμα 6.11στ) είναι ένας αγωγός (συνήθως χαλύβδινη ταινία), ο οποίος

σχηματίζει κλειστό δακτύλιο και τοποθετείται σε κατάλληλο βάθος μέσα στο έδαφος. Ο κυκλικός γειωτής

μειώνει αισθητά τις βηματικές τάσεις. Η αντίσταση γείωσης κυκλικού γειωτή υπολογίζεται αναλυτικά

από τη σχέση:

2

2ln8.ln . 1

82 ln

A

DD tR

DD dd

ή προσεγγιστικά από τη σχέση:

2AR

D

Όπου D είναι η εξωτερική διάμετρος του κυκλικού γειωτή, t είναι το βάθος τοποθέτησής του στο έδαφος

και 4d A είναι το ισοδύναμο πάχος του αγωγού του γειωτή διατομής Α.

Ο κυκλικός γειωτής σπάνια υιοθετείται ως εγκατάσταση γείωσης σε ένα κτίριο. Χρησιμοποιείται

όμως πολύ συχνά ο περιμετρικός γειωτής (π.χ. ταινίας), ο οποίος τοποθετείται μέσα στο έδαφος

περιμετρικά του κτιρίου και έξω από τα θεμέλια του κτιρίου και ο οποίος έχει στη γενική περίπτωση τη

μορφή ακανόνιστου βρόχου. Περιμετρική γείωση χρησιμοποιούμε στις αντικεραυνικές εγκαταστάσεις

κτιρίων, όπου επιτυγχάνεται ασφαλής οδήγηση του ρεύματος κεραυνού προς γη, χωρίς την ανάπτυξη

ισχυρών βηματικών τάσεων στο έδαφος πάνω από το γειωτή.

Για τον υπολογισμό της αντίστασης γείωσης περιμετρικού γειωτή σε σχήμα ακανόνιστου βρόχου

χρησιμοποιείται η εξ.(6.34) ή (6.35), θεωρώντας ως ισοδύναμη διάμετρο D = 0,33 *U. Όπου U είναι το

μήκος του περιμετρικού αγωγού του ακανόνιστου βρόχου.

(6.33)

(6.34)

(6.35)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

53

Πολύγωνο γειωτών ράβδου (πολυγωνικός γειωτής) Το πολύγωνο γειωτών ράβδου (Σχήμα 6.11ζ) διαμορφώνεται από πολλούς γειωτές ράβδου, οι οποίοι

τοποθετούνται στις κορυφές ενός πολυγώνου. Ο πολυγωνικός γειωτής χρησιμοποιείται όταν επιθυμούμε

χαμηλή αντίσταση γείωσης, η οποία δεν μπορεί να επιτευχθεί με ένα μόνο γειωτή ράβδου. Λόγω του

αλληλοεπηρεασμού των πεδίων ροής των παράλληλα συνδεδεμένων ηλεκτροδίων, η αναμενόμενη

αντίσταση γείωσης ενός πολυγωνικού γειωτή είναι:

. A

r

RRK

Όπου: Rπολ. είναι η συνολική αντίσταση γείωσης του πολυγώνου, 1

n

ii

A

RR

nείναι η μέση αντίσταση

γείωσης των ράβδων, Ri είναι η αντίσταση του i ηλεκτροδίου και n είναι το πλήθος των ηλεκτροδίων.

Ο συντελεστής μείωσης Kr ≥ 1 δίνεται από το διάγραμμα του Σχήματος 6.11(η) και λαμβάνει υπόψη

το γεγονός ότι τα πεδία ροής των γειωτών δεν είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους, αλλά αλληλοεπηρεάζονται.

Στο Σχήμα 6.11(η), όπου: L είναι η μέση απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων, l είναι η μέση τιμή του

μήκους των ηλεκτροδίων και n είναι το πλήθος των ηλεκτροδίων ράβδου στο πολύγωνο.

Η αντίσταση γείωσης ενός γειωτή, άρα και το κόστος κατασκευής του γειωτή, εξαρτάται από την

ειδική αντίσταση του εδάφους, δηλαδή από τη σύσταση του εδάφους, στο οποίο πρόκειται να

ενσωματωθεί η εγκατάσταση γείωσης. Η ειδική αντίσταση του εδάφους μεταβάλλεται ευρέως ανάλογα με

το είδος του εδάφους, τη στατικότητα, την κοκκώδη δομή και την υγρασία του. Η υγρασία του εδάφους

υφίσταται έντονες διακυμάνσεις ανάλογα με την εποχή του έτους. Εμπειρικές τιμές της ειδικής

αντίστασης εδάφους για διάφορα είδη εδαφών δίνονται στον Πίνακα 6.8. Οι τιμές αυτές μπορούν να

χρησιμοποιηθούν για τον αρχικό σχεδιασμό μιας εγκατάστασης γείωσης.

Πίνακας 6.8. Εμπειρικές τιμές ειδικής αντίστασης εδάφους για διάφορα είδη εδαφών. Είδος εδάφους Ειδική αντίσταση εδάφους σε Ωm Ελώδες έδαφος 5 έως 40

Άργιλος, Πηλός, Αγρός (Χουμώδες) 20 έως 200 Άμμος 200 έως 2500

Χαλίκια 2000 έως 3000 Αποσαθρωμένο πέτρωμα συνήθως μικρότερη από 1000

Αμμόπετρα 2000 έως 3000 Γρανίτης έως 50000

Φερτά υλικά έως 30000

(6.36)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

54

(6.4) Ηλεκτρική προστασία εγκαταστάσεων δικτύων MT/XT

H ηλεκτρική προστασία μιας εγκατάστασης περιλαμβάνει όλα τα αναγκαία μέτρα, που είναι

απαραίτητα για την προστασία των χρηστών της εγκατάστασης από ηλεκτροπληξία. Βασική προϋπόθεση

για την ασφαλή λειτουργία μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης είναι η χαμηλή τιμή της αντίστασης γείωσης

του γειωτή της εγκατάστασης. Στην παρούσα παράγραφο, παρουσιάζονται αρχικά οι τύποι των δικτύων

ΧΤ και στη συνέχεια αναλύονται τα σφάλματα στα διάφορα δίκτυα.

(6.4.1) Χαρακτηρισμός δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας κατά HD 384

Σύμφωνα με το πρότυπο HD 384, ο χαρακτηρισμός δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται

με τρία γράμματα: ΧΥΖ, τα οποία σημαίνουν:

Χ: Σχέση του δικτύου διανομής (πρακτικά του ΜΣ διανομής) με τη γη.

Τ: Γειωμένος ουδέτερος κόμβος ΜΣ.

Ι: Μη γειωμένος ουδέτερος κόμβος ΜΣ.

Υ: Σχέση των εκτεθειμένων τμημάτων της εγκατάστασης (π.χ. των μεταλλικών περιβλημάτων των

συσκευών κλπ.) με τη γη.

Τ: Απευθείας σύνδεση με γη.

Ν: Σύνδεση με γειωμένο ουδέτερο κόμβο της εγκατάστασης.

Ζ: Σχέση ουδέτερου αγωγού με αγωγούς προστασίας.

S: Ανεξάρτητοι αγωγοί (separate) ουδέτερου (Ν) και αγωγού προστασίας (ΡΕ).

C: Συνδυασμός ουδέτερου και αγωγού προστασίας σε κοινό αγωγό (ΡΕΝ) (combined).

Τα δίκτυα διανομής ανάλογα με τον αριθμό των αγωγών και το σύστημα γείωσης που χρησιμοποιούν

διακρίνονται στις εξής κατηγορίες.

(α) (β)

Σχήμα 6.12. (a) Δίκτυο TN-S ουδετερογειωμένο τεσσάρων αγωγών L1, L2, L3, Ν με ξεχωριστό ουδέτερο και αγωγό προστασίας ΡΕ σε ολόκληρο το δίκτυο. (β) Δίκτυο TN-S τριών αγωγών L1, L2, L3, με αγωγό φάσης στο ρόλο

του ουδέτερου (διφασικό σύστημα) και αγωγό προστασίας ΡΕ σε ολόκληρο το δίκτυο.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

55

(α) (β) Σχήμα 6.13. (a) Δίκτυο TN-C ουδετερογειωμένο τεσσάρων αγωγών L1, L2, L3, Ν με κοινό ουδέτερο αγωγό και αγωγό

προστασίας σε ολόκληρο το δίκτυο. (β) Δίκτυο TN-C-S, όπου σε ένα τμήμα του έχει κοινό ουδέτερο αγωγό και αγωγό προστασίας και στο υπόλοιπο τμήμα του έχει ξεχωριστούς

αγωγούς προστασίας και ουδέτερου.

Δίκτυο ΤΝ-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 αγωγού προστασίας (Σχήμα 6.12α). Η σύνδεση του ουδέτερου αγωγού με τη γη γίνεται

άμεσα, χωρίς δηλαδή την παρεμβολή σύνθετης αντίστασης. Η μορφή αυτή δικτύου είναι η πιο συνήθης

για την τροφοδοσία οικιακών και βιομηχανικών καταναλωτών και είναι το δίκτυο που χρησιμοποιείται

σήμερα από τη Δ.Ε.Η. Το δίκτυο αυτό ονομάζεται και ουδετερογειωμένο δίκτυο. Όταν δεν υπάρχει

διαθέσιμος ουδέτερος αγωγός, αλλά είναι επιθυμητή η δημιουργία δικτύου ΤΝ, τότε γειώνεται ένα άλλο

σημείο του δικτύου, π.χ. η μία από τις τρεις φάσεις του δικτύου (Σχήμα 6.12β).

Δίκτυο ΤΝ-C: Το δίκτυο TN-C είναι ένα δίκτυο ΤΝ, όπου ο ουδέτερος αγωγός ταυτίζεται με τον αγωγό

προστασίας. Δηλαδή, ουδέτερος αγωγός και αγωγός προστασίας συνδυάζονται σε έναν αγωγό ΡΕΝ για

ολόκληρο το δίκτυο (Σχήμα 6.13α). Το δίκτυο αυτό υιοθετείται σε εγκαταστάσεις υψηλής ισχύος με

διατομές ουδετέρου άνω των 10 (mm2). Στα δίκτυα TN-C δεν επιτρέπεται η εγκατάσταση στην

αναχώρησή τους διακοπτών προστασίας από διαρροή ρεύματος (διαφορικοί διακόπτες ή διακόπτες

διαρροής έντασης Δ.Δ.Ε.). Στη χώρα μας δεν εφαρμόζεται πλέον το σύστημα TN-C στις ηλεκτρικές

εγκαταστάσεις που τροφοδοτούνται από τη Δ.Ε.Η., διότι υπάρχει κίνδυνος ανύψωσης της τάσης των

μεταλλικών περιβλημάτων των συσκευών σε περίπτωση διακοπής του αγωγού ΡΕΝ.

Δίκτυο ΤΝ-C-S: Πρόκειται για δίκτυο με γειωμένο ουδέτερο, όπου συνυπάρχουν σε διαφορετικά

τμήματα τα δύο είδη δικτύων TN-C και TN-S. Δηλαδή, κάποιο τμήμα του δικτύου είναι διαμορφωμένο με

κοινό αγωγό ΡΕΝ (δίκτυο TN-C) και το υπόλοιπο τμήμα είναι διαμορφωμένο με ξεχωριστούς αγωγούς Ν

και ΡΕ (δίκτυο TN-S) (Σχήμα 6.13β). Αυτή η μορφή δικτύου υιοθετείται κυρίως σε βιομηχανίες και σε

μεγάλα κτήρια, όπου υπάρχουν εκτεταμένα εσωτερικά δίκτυα με πολλούς υποπίνακες φωτισμού-κίνησης

(Σχήμα 6.2). Θα πρέπει να αναφερθεί ότι από το σημείο που αποφασιστεί να διαχωριστούν οι λειτουργίες

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

56

του ουδέτερου αγωγού και του αγωγού προστασίας, δεν επιτρέπεται ο εκ νέου συνδυασμός τους σε κοινό

αγωγό για το υπόλοιπο τμήμα του δικτύου. Μάλιστα, μετά το σημείο διαχωρισμού πρέπει να προβλέπονται

ξεχωριστές μπάρες σύνδεσης για τους δύο αγωγούς Ν και ΡΕ.

(α) (β)

Σχήμα 6.14. (a) Δίκτυο ΤΤ με τέσσερις αγωγούς L1, L2, L3, N (άμεση γείωση). (β) Δίκτυο ΤΤ τριών αγωγών L1, L2, L3 (άμεση γείωση).

(α) (β)

Σχήμα 6.15. Δίκτυο μονωμένου ουδέτερου αγωγού τύπου ΙΤ. (a) Με ουδέτερο. (β) Χωρίς ουδέτερο.

Δίκτυο ΤΤ: Πρόκειται για δίκτυο όπου ο ΜΣ και τα μεταλλικά μέρη των συσκευών είναι γειωμένα με

ξεχωριστές, μη συνδεδεμένες μεταξύ τους, γειώσεις (Σχήμα 6.14α). Εάν δεν υπάρχει ουδέτερος αγωγός

στο ΜΣ, τότε μπορεί να γειωθεί, για παράδειγμα, ένας αγωγός φάσης του ΜΣ στον υποσταθμό διανομής

(Σχήμα 6.14β). Το δίκτυο ΤΤ ονομάζεται και δίκτυο με άμεση γείωση.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

57

Δίκτυο ΙΤ: Πρόκειται για δίκτυο όπου κανένα ενεργό μέρος του δε συνδέεται με τη γη ή στην περίπτωση

που κάποιο σημείο γειώνεται, αυτό γίνεται μέσω μιας σύνθετης αντίστασης με πολύ μεγάλη τιμή. Αν

πρέπει να γειωθεί κάποιο σημείο του δικτύου, αυτό μπορεί να είναι ο ουδέτερος αγωγός ή μια φάση ή

ένας τεχνητός ουδέτερος κόμβος (Σχήμα 6.15). Σε ένα δίκτυο ΙΤ, τα εκτεθειμένα μεταλλικά περιβλήματα

των συσκευών γειώνονται μέσω αγωγών προστασίας, είτε ατομικά ή κατά ομάδες ή όλα μαζί. Αυτός ο

τύπος δικτύου έχει εφαρμογή εκεί όπου η απαίτηση για προστασία έναντι ηλεκτροπληξίας είναι ιδιαίτερα

αυξημένη (π.χ. χειρουργεία, σφαγεία, κ.ά.), καθώς και σε περιπτώσεις όπου απαιτείται αδιάλειπτη

τροφοδοσία του φορτίου.

Σε κάθε ηλεκτρική εγκατάσταση θα πρέπει να εφαρμόζονται κατάλληλα μέτρα προστασίας έναντι

ηλεκτροπληξίας τόσο από άμεση όσο και από έμμεση επαφή. Άμεση επαφή έχουμε όταν ένα άτομο ή ζώο

έρχεται σε επαφή με ένα ενεργό μέρος μιας εγκατάστασης. Έμμεση επαφή έχουμε όταν ένα άτομο ή ζώο

έρχεται σε επαφή με ένα εκτεθειμένο αγώγιμο μέρος, το οποίο έχει αποκτήσει ηλεκτρικό δυναμικό ως

προς γη, εξαιτίας κάποιου σφάλματος μόνωσης. Για το σκοπό αυτό, σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση θα

πρέπει να εφαρμόζονται: (α) μέτρα που προστατεύουν ταυτόχρονα από άμεση και έμμεση επαφή (ΕΛΟΤ

HD384, τμήμα 411) και (β) μέτρα που προστατεύουν έναντι άμεσης επαφής (ΕΛΟΤ HD384, τμήμα 412),

σε συνδυασμό με μέτρα που προστατεύουν έναντι έμμεσης επαφής (ΕΛΟΤ HD384, τμήμα 413)

(6.4.2) Ανάλυση σφαλμάτων σε δίκτυα ΤΝ, ΤΤ και ΙΤ

(6.4.2.1) Τάση επαφής και βηματική τάση

Ηλεκτροπληξία μπορεί να υποστεί κανείς όταν έλθει σε επαφή με δύο αγώγιμα μέρη, τα οποία

βρίσκονται σε διαφορά δυναμικού ή ηλεκτρική τάση ως προς γη. Τα αγώγιμα μέρη που θα έλθει σε επαφή

το άτομο μπορεί να είναι οι ενεργοί αγωγοί ενός κυκλώματος, δηλαδή οι αγωγοί φάσεων ή ο ουδέτερος

και η γη ή γειωμένα μεταλλικά αντικείμενα. Μπορεί ακόμη να είναι και προσβάσιμα μεταλλικά

περιβλήματα συσκευών, τα οποία έχουν βραχυκυκλωθεί με κάποιο ενεργό αγωγό, για παράδειγμα, λόγω

φθαρμένης μόνωσης αγωγού φάσης.

Ηλεκτροπληξία με άμεση επαφή έχουμε όταν έρχεται κανείς σε επαφή με ενεργό αγωγό του δικτύου

και πατάει συγχρόνως σε αγώγιμο δάπεδο (Σχήμα 6.16α). Ηλεκτροπληξία από έμμεση επαφή έχουμε όταν

έλθει κανείς σε επαφή με μεταλλικά αγείωτα μέρη, τα οποία, λόγω καταστροφής της μόνωσης,

βρίσκονται υπό τάση (Σχήμα 6.16α). Βασικό μέγεθος για την ηλεκτροπληξία είναι η τάση επαφής UT

(touch voltage) και είναι η τάση που εμφανίζεται ταυτόχρονα σε δύο αγώγιμα προσβάσιμα μέρη, τα οποία

μπορεί να γεφυρώσει κανείς με το σώμα του.

Ηλεκτροπληξία μπορεί να υποστεί κανείς και όταν τα σημεία που πατάει στο έδαφος βρίσκονται σε

μεγάλη διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού. Η τάση αυτή ονομάζεται βηματική τάση (step voltage) US και

είναι η τάση που υφίσταται μεταξύ των δύο πελμάτων των ποδιών ατόμου, όταν αυτό πατάει στο έδαφος

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

58

(Σχήμα 6.16β). Βηματικές τάσεις εμφανίζονται όταν, για παράδειγμα, ισχυρά ρεύματα μεγάλης έντασης

ρέουν προς γη με συνέπεια να επάγονται μεγάλες πτώσεις τάσεις πάνω στο έδαφος. Ηλεκτρικά ρεύματα

μεγάλης έντασης προκαλούνται κατά την πτώση κεραυνών και στην περίπτωση σφαλμάτων φάσης ή

φάσεων προς γη σε ηλεκτρικά δίκτυα μέσης και υψηλής τάσης.

(α)

(β)

Σχήμα 6.16. (α) Ηλεκτροπληξία με άμεση και έμμεση επαφή. (β) Ηλεκτροπληξία λόγω ισχυρής βηματικής τάσης.

(6.4.2.2) Σφάλματα σε δίκτυα ΤΝ

Τα σφάλματα που μπορούν να θέσουν σε επικίνδυνη τάση επαφής ως προς γη τα μεταλλικά

περιβλήματα συσκευών ή άλλων αγώγιμων αντικειμένων είναι: (α) σφάλμα ως προς το μεταλλικό

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

59

περίβλημα συσκευής, (β) ανύψωση του δυναμικού του αγωγού προστασίας λόγω διακοπής του ουδέτερου

αγωγού, (γ) σφάλμα που γειώνει μια φάση του δικτύου της ΧΤ και (δ) σφάλμα που γειώνει μια φάση του

δικτύου της ΜΤ, σφάλμα υποσταθμού ΜΤ/ΧΤ. Το δημόσιο δίκτυο ΧΤ της Δ.Ε.Η. τροφοδοτείται συνήθως

από ΜΣ 20 kV/0,4 kV συνδεσμολογίας Dyn ή Yzn, συνδεσμολογίες που επιτρέπουν την ασύμμετρη

φόρτιση του ΜΣ, με αγείωτη τη ΜΤ και γειωμένο τον ουδέτερο κόμβο στο δευτερεύον (ΧΤ) του ΜΣ.

Από το ΜΣ ξεκινούν μία ή περισσότερες ασφαλισμένες γραμμές και διακλαδίζονται ακτινικά προς τους

καταναλωτές

(α) Σφάλμα φάσης-αγωγού ΡΕ σε δίκτυα ΤΝ-S

Το σφάλμα αυτό εμφανίζεται όταν, λόγω καταστροφής της μόνωσης, ο αγωγός φάσης έρχεται σε

επαφή με το μεταλλικό περίβλημα μιας συσκευής με ή χωρίς την παρεμβολή αντίστασης σφάλματος, άρα

και με τον ουδέτερο αγωγό μέσω του αγωγού προστασίας ΡΕ (Σχήμα 6.17). Από το Σχήμα 6.17,

παρατηρούμε ότι το ρεύμα σφάλματος κυκλοφορεί μέσα σε ένα βρόχο, ο οποίος διαμορφώνεται από τον

αγωγό της φάσης, τον ουδέτερο αγωγό και τον αγωγό προστασίας. Για μηδενική αντίσταση σφάλματος

(στέρεο βραχυκύκλωμα), η οποία είναι και η πλέον δυσμενής συνθήκη σφάλματος, το ρεύμα σφάλματος

περιορίζεται μόνο από τις αντιστάσεις του αγωγού φάσης, του ουδέτερου αγωγού και του αγωγού

προστασίας και θεωρείται, λόγω των μικρών τιμών των αντιστάσεων αυτών, ως ένα ισχυρό ρεύμα

βραχυκύκλωσης μεταξύ της φάσης και του ουδέτερου κόμβου του συστήματος τροφοδότησης, χωρίς

μάλιστα την παρεμβολή του ηλεκτροδίου γείωσης.

Σχήμα 6.17. Ρεύματα σε σφάλμα φάσης-αγωγού ΡΕ σε ουδετερογειωμένο δίκτυο TN-S.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

60

Η τάση επαφής UT του αγωγού προστασίας ΡΕ ως προς γη είναι η επικίνδυνη τάση που εφαρμόζεται

στο ανθρώπινο σώμα σε περίπτωση ηλεκτροπληξίας και είναι η τάση που αποκτούν τα μεταλλικά

περιβλήματα των συσκευών ως προς την άπειρη γη. Η τάση επαφής είναι ίδια και για τις τρεις

παραλλαγές ενός δικτύου ΤΝ (TN-S, TN-C, TN-C-S).

Η τάση του μεταλλικού περιβλήματος της συσκευής UPE ως προς τον κύριο ζυγό της ισοδυναμικής

σύνδεσης (Σχήμα 6.17) είναι η πτώση τάσης που προκαλείται στον αγωγό προστασίας μέχρι τον

ισοδυναμικό ζυγό. Στον ισοδυναμικό ζυγό συνδέονται όλα τα γειωμένα τμήματα μιας εγκατάστασης και

του ουδέτερου αγωγού. Η τάση UPE είναι μικρότερη από την τάση UT κατά την πτώση τάσης στο

ηλεκτρόδιο γείωσης του καταναλωτή.

Όπως παρατηρούμε από το Σχήμα 6.17, το ρεύμα σφάλματος κυκλοφορεί από τη φάση στον αγωγό

ΡΕ και στη συνέχεια μέσω του ουδέτερου αγωγού και των γειώσεών του στον ουδέτερο κόμβο του ΜΣ.

Το τμήμα του ρεύματος σφάλματος που ρέει μέσω των γειώσεων του ουδέτερου αγωγού είναι αμελητέο

διότι αυτές έχουν πολύ μεγαλύτερη αντίσταση (μερικά Ω έως 100 Ω) από εκείνη του ουδέτερου αγωγού

(αντίστασης της τάξης του Ω).

Αν υποθέσουμε βραχυκύκλωμα μέσω μηδενικής αντίστασης σφάλματος (ZF = 0), συνθήκη που

προκαλεί τις δυσμενέστερες τάσεις επαφής. Τότε, η τιμή του ρεύματος σφάλματος δεν επηρεάζεται

σημαντικά από τις αντιστάσεις γείωσης, παρά μόνο από τις αντιστάσεις των αγωγών ΡΕ, Ν και της φάσης

L3. Εάν ορίσουμε:

UP = ZP*IF :η πτώση τάσης στον αγωγό φάσης, σύνθετης αντίστασης ZP

UN = ZN*IF :η πτώση τάσης στον ουδέτερο αγωγό, σύνθετης αντίστασης ZN

UPE = ZPE*IF :η πτώση τάσης στον αγωγό προστασίας , σύνθετης αντίστασης ZPE,

ισχύουν οι εξής σχέσεις από τον καταμερισμό των τάσεων στο κύκλωμα του Σχήματος 6.17.

0 P N PEU U U U

N PE N PE FU U Z Z I

Όπου U0 είναι η φασική τάση του δικτύου ΧΤ.

Εάν δεχθούμε ότι η συνολική αντίσταση γείωσης του ουδέτερου αγωγού, συμπεριλαμβανομένης και

της αντίστασης γείωσης του κόμβου του ΜΣ, μετρούμενης στη θέση του ΜΣ είναι RN (Σχήμα 6.17), τότε

η πτώση τάσης στον ουδέτερο αγωγό του δικτύου UN είναι ίση με το άθροισμα των πτώσεων τάσεων στη

γείωση RN στον ουδέτερο αγωγό και στην αντίσταση γείωσης του ηλεκτροδίου RΑ του καταναλωτή.

Επομένως, η τάση του ηλεκτροδίου γείωσης του καταναλωτή URA ως προς την άπειρη γη είναι:

ARA N

A N

RU UR R

(6.37)

(6.38)

(6.39)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

61

Σχήμα 6.18. Ισοδύναμο κύκλωμα της διάταξης του Σχήματος 6.17.

Στη διάταξη του Σχήματος 6.17 εμφανίζονται: (α) η τάση επαφής UPE, για κάποιον που έρχεται σε

επαφή με μεταλλικό περίβλημα συσκευής και πατάει αγώγιμα σε ισοδυναμικά συνδεδεμένο δάπεδο και

(β) η τάση επαφής UT μεταξύ περιβλήματος συσκευής και άπειρης γης (σημείο εδάφους, όπου πρακτικά

μηδενίζεται η τάση). Είναι:

AT PE N

A N

RU U UR R

Συνήθως, οι αγωγοί φάσης, ουδέτερου αγωγού και αγωγού προστασίας έχουν ίσες διατομές και ισχύει

κατά προσέγγιση:

PE N PZ Z Z

Το ισοδύναμο κύκλωμα της διάταξης του Σχήματος 6.17 παρουσιάζεται στο Σχήμα 6.18.

Λαμβάνοντας υπόψη την εξ.(6.40) και το ισοδύναμο κύκλωμα του Σχήματος 6.18, παρατηρούμε ότι η

τάση σφάλματος UT μειώνεται με τη μείωση των αντιστάσεων του ουδέτερου αγωγού και του αγωγού

προστασίας, καθώς και με τη μείωση της αντίστασης του ηλεκτροδίου γείωσης του καταναλωτή. Επειδή

σε ένα διαμορφωμένο δίκτυο οι αντιστάσεις του ουδέτερου αγωγού και του αγωγού προστασίας είναι

δεδομένες, η μείωση της επικίνδυνης τάσης επαφής πρέπει να εξασφαλίζεται με τη μείωση της αντίστασης

του ηλεκτροδίου γείωσης του καταναλωτή (!!!).

Παράδειγμα 6.10

Αναφερόμενοι στο δίκτυο TN-S του Σχήματος 6.17 ισχύουν τα εξής: U0 = 230 V (RMS), RN = 10 Ω,

RA = 35 Ω, Zp = 1,0 Ω, ZPE = 0,2 Ω, ZN = 0,8 Ω, ZF = 0 Ω. Να υπολογιστεί η τάση επαφής UT σε

περίπτωση σφάλματος φάσης-γειωμένου περιβλήματος συσκευής λόγω καταστροφής της μόνωσης

(6.40)

(6.41)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

62

ενεργού αγωγού. Ποια θα είναι η τιμή της τάσης επαφής εάν μειωθεί η αντίσταση γείωσης του

ηλεκτροδίου του καταναλωτή στα 2 Ω.

Λύση

Για μηδενική αντίσταση σφάλματος, η ενεργός τιμή του ρεύματος σφάλματος είναι:

0 230 115 .1 0,8 0,2

F

P N PE

UI AZ Z Z

Η τάση του μεταλλικού περιβλήματος της συσκευής ως προς ισοδυναμικό συνδεδεμένο δάπεδο:

* 115*0,2 23 . PE F PEU I Z V

Η τάση του ουδέτερου αγωγού:

* 115*0,8 92 . N F NU I Z V

Η τάση σφάλματος του μεταλλικού περιβλήματος ως προς την άπειρη γη:

3523 92 94,55 95 .35 10

AT PE N

A N

RU U U VR R

Εάν μειωθεί η αντίσταση γείωσης του ηλεκτροδίου του καταναλωτή στα 2 Ω, για παράδειγμα, με την

κατασκευή θεμελιακής γείωσης, τότε η τάση επαφής μειώνεται στην τιμή:

223 92 38,33 .2 10

AT PE N

A N

RU U U VR R

(β) Διακοπή ουδέτερου αγωγού σε δίκτυα ΤΝ-S

Στο Σχήμα 6.19(α) παρουσιάζεται η περίπτωση διακοπής του ουδέτερου αγωγού στην παροχή

μονοφασικού καταναλωτή, ο οποίος συνδέεται σε δίκτυο TN-S. Το ισοδύναμο κύκλωμα της διάταξης,

μετά τη διακοπή του ουδέτερου αγωγού πριν από το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας του καταναλωτή,

παρουσιάζεται στο Σχήμα 6.19(β). Όπως παρατηρούμε από το Σχήμα 6.19(α), το ρεύμα φορτίου (IL) δεν

επιστρέφει τώρα μέσω του ουδέτερου αγωγού, αλλά διαρρέει σε σειρά την αντίσταση φορτίου (ZL), την

αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης του καταναλωτή, τη συνολική αντίσταση γείωσης του ουδετέρου

(RN) και επιστρέφει στη φάση L3 του ΜΣ, οπότε και κλείνει το κύκλωμα. Δηλαδή, εάν θεωρήσουμε

αμελητέα την αντίσταση του αγωγού της φάσης, η φασική τάση του ΜΣ κατανέμεται τώρα στις τρεις εν

σειρά συνδεδεμένες αντιστάσεις ZL, RA και RN (Σχήμα 6.19β). Η τάση επαφής είναι ίση με την τάση στο

ηλεκτρόδιο γείωσης του καταναλωτή και είναι:

0

AT RA

L A N

RU U UZ R R

Από την εξ.(6.42), παρατηρούμε ότι για συγκεκριμένη εγκατάσταση γείωσης στον καταναλωτή και

για δεδομένη τη συνολική αντίσταση γείωσης του ουδέτερου αγωγού στη θέση του ΜΣ, η τάση επαφής

εξαρτάται από το μέγεθος του φορτίου που απορροφά από το δίκτυο ο καταναλωτής. Τελικώς, το

(6.42)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

63

αποτέλεσμα της διακοπής του ουδέτερου αγωγού είναι η ανύψωση του δυναμικού του αγωγού προστασίας

ΡΕ, άρα και της τάσης επαφής UT.

(α)

(β)

Σχήμα 6.19. (a) Διακοπή του ουδέτερου αγωγού στην παροχή καταναλωτή σε δίκτυο TN-S. (β) Ισοδύναμο κύκλωμα.

Παράδειγμα 6.11

Μονοφασικός καταναλωτής τροφοδοτείται με εναλλασσόμενη τάση 230 V(RMS)/50(Hz) και η

ονομαστική ένταση της γενικής ασφάλειας είναι 35 (Α). Το φορτίο του καταναλωτή θεωρείται ότι είναι

θερμικό με συντελεστή ισχύος τη μονάδα. Η συνολική αντίσταση γείωσης του ουδέτερου αγωγού στην

πλευρά του καταναλωτή είναι 7 (Ω) και η αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης (γειωτής ράβδου) του

καταναλωτή είναι 35 (Ω). Να υπολογιστεί το δυναμικό του αγωγού προστασίας ως προς την άπειρη γη,

καθώς και η τάση επαφής σε περίπτωση διακοπής του ουδέτερου αγωγού της ηλεκτρικής παροχής πριν

από το μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας της Δ.Ε.Η. Να εξεταστούν οι εξής δύο εκδοχές: ο καταναλωτής τη

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

64

στιγμή διακοπής του ουδέτερου αγωγού απορροφά (α) το μέγιστο φορτίο του και (β) το 10 % του

μέγιστου φορτίου του από το δίκτυο της Δ.Ε.Η. Ποια θα είναι η τιμή της τάσης επαφής για τις δύο

περιπτώσεις φορτίου, εάν αντί του γειωτή ράβδου στον καταναλωτή κατασκευαστεί θεμελιακή γείωση με

αντίσταση γείωσης 1,5 (Ω);

Λύση

Μετά τη διακοπή του ουδέτερου αγωγού, το ηλεκτρικό δυναμικό του αγωγού προστασίας ως προς

την άπειρη γη ανυψώνεται και γίνεται ίσο με την τάση επαφής. Με την αλλαγή φόρτισης του καταναλωτή

αλλάζει και η αντίσταση φορτίου του καταναλωτή. Εξετάζονται ξεχωριστά οι δύο περιπτώσεις φόρτισης.

(α) Ο καταναλωτής απορροφά τη μέγιστη ισχύ από το δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας

Μέγιστη ισχύ καταναλωτή: P = U0*IL*cosφ = 230*35*1 = 8050 (W).

2 2 2 20 0 0 230 6,57

8050 L

L L

U U UP RZ R P

Η τάση επαφής για γειωτή ράβδου:

035230 165,74 .

6,57 35 7

A

T RAL A N

RU U U VZ R R

Η τάση επαφής για θεμελιακό γειωτή:

01,5230 22,89 23 .

6,57 1,5 7

A

T RAL A N

RU U U VZ R R

(β) Ο καταναλωτής απορροφά από το δίκτυο το 10 % της μέγιστης ισχύος

Μέγιστη ισχύ καταναλωτή: P = 0,1*8050 = 805 (W).

2 2 2 20 0 0 230 65,71 .

805 L

L L

U U UP RZ R P

Η τάση επαφής για γειωτή ράβδου:

035230 74,74 .

65,71 35 7

A

T RAL A N

RU U U VZ R R

Η τάση επαφής για θεμελιακό γειωτή:

01,5230 3,93 4 .

65,71 1,5 7

A

T RAL A N

RU U U VZ R R

Από τα παραπάνω συνάγεται ότι μετά τη διακοπή του ουδέτερου αγωγού: (α) Η τάση επαφής αυξάνεται

με την αύξηση του φορτίου του καταναλωτή και (β) η τάση επαφής μειώνεται με τη μείωση της

αντίστασης της εγκατάστασης γείωσης του καταναλωτή.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

65

(γ) Σφάλμα φάσης-γης σε δίκτυα ΤΝ-S

Στα σφάλματα φάσης-γης σε ουδετερογειωμένα δίκτυα TN-S, η φάση του δικτύου έρχεται σε επαφή

με ένα φυσικά γειωμένο αντικείμενο (π.χ. με μεταλλικό σωλήνα που εφάπτεται στη γη), το οποίο δε

συνδέεται στον ουδέτερο αγωγό και το οποίο εμφανίζει ως προς την άπειρη γη αντίσταση γείωσης RF. Το

ρεύμα σφάλματος ρέει μέσα από ένα βρόχο, ο οποίος διαμορφώνεται από τον αγωγό φάσης μέχρι το

σημείο του σφάλματος, την αντίσταση γείωσης του αντικειμένου RF, και επιστρέφει στον κόμβο του ΜΣ

διανομής μέσω των παράλληλων αντιστάσεων γείωσης του ουδέτερου αγωγού (Σχήμα 6.20α).

Από το ισοδύναμο κύκλωμα του Σχήματος 6.20(β), η τάση επαφής, η οποία είναι και τάση του

αγωγού προστασίας ως προς την άπειρη γη, είναι:

0 N

T NN F

RU U UR R

Όπου: RN είναι η συνολική αντίσταση γείωσης του ουδέτερου αγωγού, συμπεριλαμβανομένου και της

αντίστασης γείωσης του καταναλωτή και είναι: 1 2

1 1 1 1... N N N AR R R R

.

Ο ουδέτερος αγωγός έχει πρακτικά παντού το ίδιο δυναμικό ως προς την άπειρη γη, επειδή οι

αντιστάσεις γείωσής του είναι πολύ μεγαλύτερες απ’ ότι η αντίσταση του ουδέτερου αγωγού. Από την

εξ.(6.43), παρατηρούμε ότι εάν η αντίσταση γείωσης του αντικειμένου RF είναι αρκετά μικρή σε σχέση με τη

συνολική αντίσταση γείωσης του ουδετέρου RN, το δυναμικό του ουδετέρου, άρα και του αγωγού προστασίας

ΡΕ, μπορεί να ανέλθει σε απαράδεκτα υψηλή τιμή. Για το λόγο αυτό, κάθε αντικείμενο με μικρή φυσική

αντίσταση, προς το οποίο μπορεί να γίνει βραχυκύκλωμα πρέπει να συνδέεται (γειώνεται) στον αγωγό

προστασίας.

Εάν η επιτρεπτή τάση σφάλματος δεν πρέπει να υπερβεί το ανώτερο όριο των 50 V και η φασική

τάση του δικτύου είναι U0 = 230 (V), τότε από την εξ.(6.43), προκύπτει:

050 1 3,4230 1 3,4

N F F

T NN F F N N

R R RU U RR R R R R

Σύμφωνα με το πρότυπο HD 384-4.441, πρέπει να λαμβάνεται RF > 10 (Ω) και επομένως η συνολική

αντίσταση γείωσης του ουδετέρου δεν πρέπει να ξεπερνά την τιμή: RN ≤ 2,7 (Ω).

Τα σφάλματα φάσης-γης, σε αντίθεση με τα σφάλματα φάσης-αγωγού προστασίας, σε δίκτυα ΤΝ

είναι τα πιο επικίνδυνα, επειδή δεν οδηγούν πάντα σε απόζευξη των οργάνων προστασίας. Τούτο

οφείλεται στο γεγονός ότι η ένταση σφάλματος είναι μικρή, λόγω της αντίστασης σφάλματος RF που

παρεμβάλλεται. Για το λόγο αυτό, εάν υφίσταται αυξημένος κίνδυνος σφάλματος φάσης-γης, πρέπει να

προβλέπεται πρόσθετη διάταξη προστασίας με διακόπτη διαφορικού ρεύματος (Δ.Δ.Ρ.).

(6.43)

(6.44)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

66

(α)

Σχήμα 6.20. (Συνέχεια.)

(β)

Σχήμα 6.20. Τάση επαφής σε σφάλμα φάσης-γης σε δίκτυα ΤΝ. (β) Ισοδύναμο κύκλωμα της διάταξης (α).

(δ) Σφάλμα φάσης ΜΤ προς γη σε υποσταθμούς ΜΤ/ΧΤ και με δίκτυο ΧΤ ΤΝ

Σε υποσταθμούς ΜΤ/ΧΤ είναι δυνατόν να συμβεί υπερπήδηση (βραχυκύκλωμα) από τη φάση της ΜΤ

προς γη (μεταλλικά γειωμένα μέρη του υποσταθμού). Τέτοιου είδους σφάλματα επηρεάζουν σημαντικά

τις τάσεις στο δίκτυο ΧΤ και έχουν ως συνέπεια: (α) την καταπόνηση των μονώσεων του ΜΣ και των

συσκευών ΧΤ και (β) την εμφάνιση επικίνδυνων τάσεων επαφής στους καταναλωτές ΧΤ.

Εδώ, οι επιτρεπόμενες τάσεις επαφής είναι συνάρτηση του χρόνου απόζευξης του αυτόματου μέσου

προστασίας. Για παράδειγμα, εάν προβλέπεται αυτόματος διακόπτης ισχύος για την απόζευξη του

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

67

κυκλώματος σε περίπτωση σφάλματος, τότε ο χρόνος απόζευξης είναι ο χρόνος αντίδρασης του

ηλεκτρονόμου συν το χρόνο λειτουργίας του αυτόματου διακόπτη ισχύος.

Σε ένα υποσταθμό ΜΤ/ΧΤ συνυπάρχουν τα μέρη της μέσης και της χαμηλής τάσης. Για δίκτυο ΧΤ

τύπου TN-S, γειώνουμε χωριστά τα μεταλλικά περιβλήματα των συσκευών ΜΤ από αυτά της ΧΤ. Οι

εγκαταστάσεις γείωσης των μερών ΜΤ και ΧΤ μπορούν να συνδέονται μαζί και να υπάρχει μια κοινή

γείωση στον υποσταθμό ή χωριστά και να μην υφίσταται καμία σύνδεση μεταξύ τους. Εξετάζεται η κάθε

περίπτωση χωριστά.

Κοινή γείωση ΜΤ και ΧΤ

Στη διάταξη του Σχήματος 6.21 παρουσιάζεται υποσταθμός διανομής ΜΤ/ΧΤ, όπου υπάρχει κοινή

εγκατάσταση γείωσης των μερών ΜΤ και ΧΤ και συμβαίνει σφάλμα υπερπήδησης από τη φάση ΜΤ προς

το μεταλλικό κέλυφος του ΜΣ.

Κατά τη διάρκεια του σφάλματος, το δυναμικό του ουδέτερου αγωγού ως προς την άπειρη γη

ανυψώνεται στην τιμή: (IF*RE). Η τάση αυτή είναι και τάση επαφής στην πλευρά της ΧΤ (UT). Το ρεύμα

σφάλματος μπορεί να πάρει υψηλές τιμές, επειδή προκαλείται από υψηλή τάση. Για το λόγο αυτό,

προκειμένου η τάση επαφής να μην υπερβεί την επιτρεπτή τιμή, η αντίσταση της κοινής γείωσης του

υποσταθμού ΜΤ/ΧΤ πρέπει να έχει χαμηλή τιμή και μάλιστα πρέπει να είναι RE ≤ 0,5 (Ω).

Σχήμα 6.21. Σφάλμα φάσης ΜΤ προς γη σε υποσταθμό ΜΤ/ΧΤ με κοινή γείωση και δίκτυο ΧΤ TN-C.

Η τάση καταπόνησης μόνωσης του ΜΣ U1 και στη ΧΤ U2 (Σχήμα 6.21) είναι ίση με τη φασική τάση

του δικτύου ΧΤ, δηλαδή: 1 2 400 3 230 . U U V Η τάση επαφής των εκτεθειμένων μερών ΜΤ και

ΧΤ ως προς την άπειρη γη είναι: *T F EU I R .

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

68

Χωριστές γειώσεις ΜΤ και ΧΤ

Με την υλοποίηση χωριστών γειώσεων ΜΤ και ΧΤ επιτυγχάνεται πλήρης διαχωρισμός των γειώσεων

του υποσταθμού μεταξύ τους και επομένως, σε περίπτωση υπερπήδησης φάσης ΜΤ στο μεταλλικό

περίβλημα του ΜΣ, δεν επάγεται τάση επαφής μεταξύ ουδέτερου αγωγού ΡΕΝ και γης (Σχήμα 6.22).

Αυτό εξασφαλίζεται όταν οι εγκαταστάσεις γείωσης ΜΤ και ΧΤ απέχουν ικανή απόσταση μεταξύ τους,

ώστε το πεδίο ροής του γειωτή ΜΤ να μην επηρεάζει το πεδίο ροής του γειωτή ΧΤ κατά τη διέλευση του

ρεύματος σφάλματος στην πλευρά της ΜΤ.

Όμως, στην περίπτωση των χωριστών γειώσεων, αυξάνεται η τάση καταπόνησης των μονώσεων των

τυλιγμάτων ΧΤ του ΜΣ με κίνδυνο καταστροφής τους. Η τάση καταπόνησης της μόνωσης των

τυλιγμάτων ΧΤ στο ΜΣ U1, η τάση στην πλευρά του φορτίου U2, καθώς και η τάση επαφής UT στα

εκτεθειμένα μεταλλικά μέρη των συσκευών στη ΧΤ είναι:

1 0

2 0

*

0

F

T

U R I UU UU

Όπου U0 είναι η φασική τάση του δικτύου ΧΤ (230 V).

Σχήμα 6.22. Σφάλμα φάσης ΜΤ προς γη σε υποσταθμό ΜΤ/ΧΤ με χωριστές γειώσεις ΜΤ και ΧΤ και δίκτυο ΧΤ TN-C.

Για την προστασία των μονώσεων των τυλιγμάτων ΧΤ πρέπει να συνδέεται απαγωγέας υπερτάσεων

μεταξύ ουδέτερου κόμβου ΧΤ και μεταλλικών τμημάτων ΜΤ. Μάλιστα, η αντίσταση γείωσης της ΜΤ θα

πρέπει να έχει τέτοια τιμή, ώστε, ανάλογα με το χρόνο απόζευξης των μέσων προστασίας (td), η υπέρταση

στα τυλίγματα του ΜΣ να μην υπερβαίνει τις τιμές:

(6.45)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

69

* 250 , 5 s

* 1200 , 5 s

F d

F d

I R V t

I R V t

Διερεύνηση του θέματος έχει δείξει ότι μια ασφαλής τιμή της αντίστασης γείωσης της ΜΤ είναι:

RΜΣ < 3,1 (Ω).

(6.4.2.3) Σφάλματα σε δίκτυα ΤΤ

Στα δίκτυα διανομής ΤΤ τα εκτεθειμένα μεταλλικά μέρη όλων των συσκευών συνδέονται μαζί μέσω

αγωγού προστασίας ΡΕ και στη συνέχεια γειώνονται τοπικά στην ίδια γείωση, η οποία είναι ανεξάρτητη

από τη γείωση του ουδέτερου κόμβου του ΜΣ διανομής. Σε περίπτωση σφάλματος λόγω καταστροφής

της μόνωσης μεταξύ φάσης και μεταλλικού περιβλήματος συσκευής η τάση επαφής είναι ίση με την

πτώση τάσης στο ηλεκτρόδιο γείωσης των συσκευών (Σχήμα 6.23). Συνεπώς, για να διασφαλιστεί ότι η

αναμενόμενη τάση επαφής σε περίπτωση σφάλματος είναι μικρότερη από τα 50 (V, RMS) για ΕΡ θα

πρέπει η αντίσταση γείωσης να είναι αρκούντος μικρή.

Εάν αμεληθούν οι αντιστάσεις του αγωγού της φάσης L3 και του αγωγού προστασίας ΡΕ, ως πολύ

μικρότερες από τις αντιστάσεις γείωσης RA και RΜΣ, τότε είναι:

0 , , , R R A R TU U U U U

Σχήμα 6.23. Σφάλμα φάσης-μεταλλικού περιβλήματος σε δίκτυο ΤΤ.

Επομένως, η τάση επαφής θα είναι:

0 *

AT A F

A

RU U R IR R

Επειδή η τάση επαφής πρέπει να είναι μικρότερη από 50 (V), η αντίσταση γείωσης RA του καταναλωτή

πρέπει να είναι:

(6.46)

(6.47)

(6.48)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

70

50 T

Aa

VURI I

Όπου Ια είναι το ρεύμα που εξασφαλίζει την ενεργοποίηση του οργάνου απόζευξης έναντι υπερεντάσεων.

Εάν το όργανο απόζευξης είναι ακαριαίας λειτουργίας (π.χ. το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο αυτόματου

διακόπτη) το Ια είναι το ονομαστικό ρεύμα του οργάνου. Εάν το όργανο απόζευξης έχει χαρακτηριστική

καμπύλη λειτουργίας αντιστρόφου χρόνου (π.χ. ασφάλεια τήξης ή το θερμικό στοιχείο αυτόματου

διακόπτη), τότε το Ια είναι το ρεύμα που εξασφαλίζει την ενεργοποίηση του οργάνου απόζευξης σε χρόνο

≤ 5 (s).

Εάν πρέπει να ληφθεί υπόψη και η αντίσταση που παρουσιάζει ο αγωγός προστασίας ΡΕ (RPE), η

αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης πρέπει να είναι:

50 T

A PE PEa

U VR R RI I

Στη διάταξη του Σχήματος 6.23, το όργανο απόζευξης είναι ασφάλεια τήξης. Εναλλακτικά μπορεί να

χρησιμοποιηθούν μικροαυτόματοι, διακόπτες ισχύος σε συνδυασμό με ασφάλειες τήξης, καθώς και

διακόπτες διαρροής έντασης ρεύματος (Δ.Δ.Ρ.).

Όταν δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί μικρή αντίσταση γείωσης καταναλωτή RA, τότε καταφεύγει

κανείς αναγκαστικά στη λύση του Δ.Δ.Ρ. ως μέσο απόζευξης. Για διακόπτη Δ.Δ.Ρ. με ονομαστικό

διαφορικό ρεύμα ΙΔΝ η απαιτούμενη αντίσταση γείωσης του καταναλωτή είναι:

50

A

VR

I

Για παράδειγμα, εάν ΙΔΝ = 30 (mA), η αντίσταση γείωσης του καταναλωτή πρέπει να είναι:

50 50 1667 .0,03

AV VR

I A

Από το Σχήμα 1.16, παρατηρούμε ότι η τάση του ουδέτερου αγωγού ως προς την άπειρη γη είναι:

0 N TU U U U

Εάν, για παράδειγμα, η τάση επαφής κατά τη διάρκεια του σφάλματος είναι UT = 50 (V), το δυναμικό του

ουδέτερου αγωγού ως προς την άπειρη γη ανυψώνεται στην επικίνδυνη τιμή: UΝ = 230 - 50 = 180 (V).

Από το παράδειγμα αυτό συνάγεται το συμπέρασμα ότι δεν πρέπει να συνυπάρχει η άμεση γείωση (ΤΤ) με

την ουδετερογείωση (ΤΝ) στο ίδιο δίκτυο διανομής, διότι τότε η τάση στα ουδετερογειωμένα αντικείμενα

θα ήταν επικίνδυνα υψηλή (180 V).

(6.49)

(6.50)

(6.51)

(6.52)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

71

(6.4.2.4) Σφάλματα σε δίκτυα ΙΤ

Στα δίκτυα διανομής ΙΤ το ρεύμα σφάλματος, σε περίπτωση καταστροφής της μόνωσης αγωγού

φάσης και άμεσης επαφής του με μεταλλικό περίβλημα συσκευής, κυκλοφορεί μέσω των κατανεμημένων

χωρητικοτήτων των ενεργών αγωγών, του ηλεκτροδίου γείωσης και επιστρέφει στον ουδέτερο κόμβο του

ΜΣ διανομής (Σχήμα 6.24).

Το ρεύμα που προκαλείται στη διάταξη δικτύου ΙΤ στου Σχήματος 6.24 είναι ρεύμα πρώτου

σφάλματος και είναι συνήθως ρεύμα μικρής έντασης, το οποίο όμως δεν είναι ικανό να ενεργοποιήσει το

όργανο απόζευξης με αποτέλεσμα να συνεχίζεται η τροφοδότηση των φορτίων. Ταυτόχρονα η τάση

επαφής που αναπτύσσεται είναι κατά πολύ μικρότερη της επιτρεπόμενης τιμής (<< 50 V) και έτσι δεν

υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας από έμμεση επαφή. Όμως, στην περίπτωση ταυτόχρονης εμφάνισης και

δεύτερου σφάλματος μόνωσης, το ρεύμα σφάλματος αποκτά μεγάλη τιμή και η τάση επαφής επικίνδυνα

υψηλή.

Οι διατάξεις απόζευξης (ή προστασίας) που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα ΙΤ είναι: διατάξεις

επιτήρησης μόνωσης, διατάξεις προστασίας έναντι υπερεντάσεων και διατάξεις προστασίας διαφορικού

ρεύματος. Η διάταξη επιτήρησης μόνωσης είναι ένα όργανο που ελέγχει συνεχώς τη μόνωση μιας

ηλεκτρικής εγκατάστασης και στέλνει οπτικό ή ηχητικό σήμα μόλις εμφανιστεί σημαντική μείωση των

επιπέδων της μόνωσης στην εγκατάσταση. Έτσι δίνεται ο αναγκαίος χρόνος να εντοπιστεί το σφάλμα και

να αποκατασταθεί η αναγκαία μόνωση, πριν την εμφάνιση και δεύτερου σφάλματος μόνωσης. Πάντως, σε

περίπτωση ταυτόχρονης εμφάνισης και δεύτερου σφάλματος μόνωσης η τροφοδότηση της εγκατάστασης

πρέπει να διακόπτεται αυτόματα.

Σχήμα 6.24. Σφάλμα φάσης-μεταλλικού περιβλήματος σε δίκτυο ΙΤ.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

72

(6.5) Μέγιστοι χρόνοι αυτόματης διακοπής σφαλμάτων

Το πρότυπο HD 384.413 απαιτεί διαφορετικούς μέγιστους χρόνους απόζευξης (διακοπής) γραμμών

τροφοδοσίας φορητών ή κινητών συσκευών απ’ ότι γραμμών που τροφοδοτούν σταθερά εγκατεστημένες

συσκευές. Για γραμμές τροφοδότησης φορητών ή κινητών συσκευών μέσω ρευματοδοτών ή σταθερών

συνδέσεων με ονομαστική τάση λειτουργίας ως προς γη (RMS) 230 V, 400 (V) και > 400 (V), ο μέγιστος

χρόνος διακοπής είναι 0,4 (s), 0,2 (s) και 0,1 (s) αντίστοιχα. Για γραμμές τροφοδότησης σταθερά

εγκαταστημένων (ακίνητων) συσκευών, καθώς και γραμμών τροφοδότησης κυκλωμάτων διανομής

(γραμμές τροφοδότησης πινάκων) επιτρέπεται μέγιστος χρόνος διακοπής τα 5 (s).

Για σφάλματα μόνωσης με μηδενική αντίσταση σφάλματος μεταξύ φάσης και αγωγού προστασίας ΡΕ

σε δίκτυα ΤΝ, για να διασφαλιστεί η αυτόματη διακοπή της τροφοδότησης του κυκλώματος σε χρόνο

μικρότερο από το μέγιστο επιτρεπόμενο πρέπει να ισχύει η σχέση:

0* SZ I U

Όπου: ZS είναι η συνολική σύνθετη αντίσταση του βρόχου σφάλματος, η οποία αποτελείται από την

αντίσταση της πηγής τροφοδοσίας και τις αντιστάσεις των αγωγών φάσης ZP, ουδέτερου ZN και

προστασίας ZPE (Σχήμα 6.17). Ια είναι το ρεύμα που προκαλεί την αυτόματη απόζευξη του κυκλώματος,

εντός του μέγιστου επιτρεπτού χρόνου απόζευξης και λαμβάνεται από τη χαρακτηριστική καμπύλη

λειτουργίας του μέσου απόζευξης. U0 είναι η ενεργός τιμή της τάσης μεταξύ φάσης και γης για το ΕΡ.

Ο έλεγχος των διατομών των αγωγών: φάσης-ουδέτερου-προστασίας σε σύστημα TN-S, ώστε να

διασφαλιστεί η διακοπή της τροφοδοσίας εντός του προκαθορισμένου επιτρεπτού μέγιστου χρόνου

γίνεται με την εξ.(6.53), με την οποία υπολογίζουμε τη συνολική αντίσταση του βρόχου σφάλματος:

0SZ U I .

Εάν υφίσταται τοπική ισοδυναμική σύνδεση (Σχήμα 6.17), πρέπει η τάση UPE ≤ 50 (V). Για να ισχύει

αυτός ο περιορισμός, η σύνθετη αντίσταση του αγωγού προστασίας ΖΡΕ πρέπει να μην υπερβαίνει την

τιμή:

0 0

50 PE

PE S S

VUZ Z ZU U

Στην τοπική ισοδυναμική σύνδεση πρέπει να συνδέονται στον ισοδυναμικό ζυγό: ο κύριος αγωγός

προστασίας, ο κύριος αγωγός γείωσης και τα ξένα προς τις ηλεκτρικές συσκευές αγώγιμα στοιχεία της

εγκατάστασης, όπως οι μεταλλικές σωληνώσεις νερού, κεντρικής θέρμανσης, φυσικού αερίου,

κλιματισμού, ο χαλύβδινος οπλισμός του κτηρίου εάν αυτό είναι δυνατόν, ο χαλύβδινος μανδύας

καλωδίων ισχύος και ο μεταλλικός μανδύας καλωδίων τηλεπικοινωνιών, εάν αυτό επιτρέπεται.

Για σφάλματα φάσης προς γειωμένα μεταλλικά αντικείμενα, τα οποία δε συνδέονται στον ουδέτερο

του δικτύου ΤΝ, το ύψος της τάσης του ουδέτερου αγωγού που είναι και τάση επαφής εξαρτάται από την

αντίσταση του γειωμένου μεταλλικού αντικειμένου RF (εξ.6.54). Εάν είναι RF ≈ 0, τότε η τάση επαφής

(6.53)

(6.54)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

73

γίνεται: UT ≈ U0 = 230 (V) (!). Το ρεύμα σφάλματος είναι μικρό (μερικά Α), με αποτέλεσμα να μη

διακόπτουν τα όργανα διακοπής και η επικίνδυνη τάση επαφής να παραμένει στα μεταλλικά περιβλήματα

των συσκευών. Για το λόγο αυτό, στα δίκτυα TN-S επιβάλλεται πρόσθετη προστασία από ρεύματα διαρροής

με την τοποθέτηση Δ.Δ.Ρ., οι οποίοι διακόπτουν συνήθως για ένα διαφορικό ρεύμα ≤ 30 (mA).

Σε δίκτυα ΤΤ θα πρέπει, σε περίπτωση σφάλματος μόνωσης, το ρεύμα απόζευξης να προκαλεί στα

μεταλλικά περιβλήματα των συσκευών τάση επαφής μικρότερη από τα 50 (V). Δηλαδή, πρέπει να ισχύει:

Ια*RA ≤ 50 (V).

(6.5.1) Επιλογή διατάξεων προστασίας κυκλωμάτων ΧΤ έναντι υπερφορτίσεων και βραχυκυκλωμάτων

Κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα πρέπει να προστατεύεται με κατάλληλες διατάξεις αυτόματης διακοπής της

τροφοδότησης σε περίπτωση υπερφορτίσεων και βραχυκυκλωμάτων. Υπερφόρτιση ενός κυκλώματος

έχουμε όταν το ρεύμα κανονικής λειτουργίας του κυκλώματος αυξάνεται μέχρι και 40 % για κάποιο

χρονικό διάστημα, χωρίς να εμφανίζεται σφάλμα μόνωσης στους αγωγούς τροφοδοσίας. Βραχυκύκλωμα

ενός κυκλώματος έχουμε όταν το ρεύμα του κυκλώματος λαμβάνει πολύ υψηλή τιμή, λόγω του

περιορισμού (πρακτικά μηδενισμού) της σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος. Η δυσμενέστερη

περίπτωση βραχυκυκλώματος είναι όταν ενεργός αγωγός έρχεται σε άμεση επαφή, χωρίς δηλαδή την

παρεμβολή αντίστασης σφάλματος, με άλλο ενεργό αγωγό ή με τον ουδέτερο αγωγό ή με τον αγωγό

προστασίας του κυκλώματος. Το βραχυκύκλωμα αυτό ονομάζεται στέρεο βραχυκύκλωμα και προκαλεί τη

μεγαλύτερη ένταση ρεύματος στο κύκλωμα, άρα και τη μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση των μονώσεων

των αγωγών.

Η προστασία ενός κυκλώματος έναντι υπερφορτίσεων και βραχυκυκλωμάτων εξασφαλίζεται

συνήθως από το ίδιο όργανο προστασίας. Οι διατάξεις προστασίας που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα

ΧΤ είναι:

Οι ασφάλειες τήξης ή απλά ασφάλειες.

Οι αυτόματοι διακόπτες. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι μικροαυτόματοι γραμμών, οι αυτόματοι

προστασίας συσκευών, οι διακόπτες ισχύος και οι αυτόματοι διακόπτες κινητήρων.

(6.5.2) Ασφάλειες τήξης

Στις ασφάλειες τήξης η διακοπή του κυκλώματος προκαλείται από την τήξη ενός χάλκινου ή αργυρού

σύρματος ή ταινίας, τα οποία βρίσκονται μέσα σε σκόνη χαλαζία για την απαγωγή της θερμότητας. Τα

χαρακτηριστικά μεγέθη των ασφαλειών τήξης, με βάση των οποίων επιλέγονται είναι: (α) η ονομαστική

τάση λειτουργίας, (β) η ονομαστική ισχύς διακοπής ή ρεύμα διακοπής και (γ) οι χαρακτηριστικές χρόνου-

ρεύματος. Οι τύποι των ασφαλειών τήξης είναι οι εξής:

Μεγάλες βιδωτές ασφάλειες τύπου D. Ονομάζονται και Diazed-ασφάλειες. Ικανότητα μέγιστου

ρεύματος διακοπής 50 (kA).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

74

Μικρές βιδωτές ασφάλειες τύπου DO. Neozed-ασφάλειες. Ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής

25 (kA).

Μαχαιρωτές ασφάλειες τύπου NH (Niederspannung-Hochleistungssicherungen) ή HRC (High

Rupture Capacity). Πρόκειται για ασφάλειες ισχύος ΧΤ και υψηλής διακοπτικής ικανότητας.

Ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής 100 (kA).

Μικροασφάλειες συσκευών τύπου G. Πρόκειται για μικρές κυλινδρικές ασφάλειες προστασίας

συσκευών.

Τα μέσα προστασίας χαρακτηρίζονται με δύο γράμματα. Το πρώτο γράμμα δηλώνει την περιοχή

ρευμάτων, όπου εξασφαλίζεται προστασία από το μέσο απόζευξης και είναι g ή a. Η σημασία τους είναι η

εξής:

g: πλήρης προστασία σε όλη την περιοχή ρευμάτων.

α: μερική προστασία, μόνο στην περιοχή υψηλών ρευμάτων (π.χ. σε κινητήρες λόγω των υψηλών

ρευμάτων εκκίνησης).

Το δεύτερο γράμμα χαρακτηρίζει το αντικείμενο που προστατεύεται και μπορεί να είναι ένα από τα

παρακάτω γράμματα:

G: γενική χρήση,

L: γραμμές, καλώδια,

M: θερμικά (π.χ. κινητήρες),

R: ημιαγωγοί,

B: εγκαταστάσεις ορυχείων,

Tr: μετασχηματιστές.

Παραδείγματα κατηγοριών λειτουργίας:

gG: πλήρης προστασία στη γενική χρήση,

gL: πλήρης προστασία για γραμμές,

αΜ: μερική προστασία για υψηλά ρεύματα για κινητήρες.

Οι ασφάλειες γραμμών (gL) πρέπει να εξασφαλίζουν προστασία των γραμμών τόσο σε υπερφόρτιση

όσο και σε βραχυκυκλώματα. Αντιθέτως, οι ασφάλειες (αΜ) προστασίας κινητήρων πρέπει να

λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα βραχυκύκλωσης και να μη διακόπτουν τον κινητήρα κατά την εκκίνησή

του, οπότε και απορροφά μεγαλύτερη ένταση ρεύματος από την ονομαστική του για σύντομο χρονικό

διάστημα.

Στις συνήθη εσωτερικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων, όπου τα αναμενόμενα ρεύματα

σφάλματος δεν ξεπερνούν τα 50 (kA) χρησιμοποιούνται βιδωτές ασφάλειες τύπου D και D0. Όταν όμως

πρόκειται για τη διακοπή μεγαλύτερων ρευμάτων σφάλματος (>50 kA) χρησιμοποιούνται μαχαιρωτές

ασφάλειες τύπου ΝΗ.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

75

(α)

(β)

Σχήμα 6.25. Ασφάλειες τήξης κατασκευαστή τύπου DIAZED AC/DC 500 (V), 2-100 (Α), κατηγορία χρήσης gL/gG. (a) Χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-ρεύματος. (β) Καμπύλες περιορισμού ρεύματος.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

76

(α)

(β)

Σχήμα 6.26. Ασφάλειες τήξης κατασκευαστή τύπου NEOZED AC 400 V/ DC 250 (V), 2-100 (Α), κατηγορία χρήσης gL/gG. (a) Χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-ρεύματος. (β) Καμπύλες περιορισμού ρεύματος.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

77

(α)

(β)

Σχήμα 6.27. Ασφάλειες τήξης κατασκευαστή τύπου NH (LV HRC) AC 500 V/ DC 250 (V), 2-160 (Α), κατηγορία χρήσης gL/gG. (a) Χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-ρεύματος. (β) Καμπύλες περιορισμού ρεύματος.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

78

(α)

(β)

Σχήμα 6.28. Ασφάλειες τήξης κατασκευαστή τύπου NH (LV HRC) AC 500 (V), 6-160 (Α), κατηγορία χρήσης αΜ. (a) Χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-ρεύματος. (β) Καμπύλες περιορισμού ρεύματος.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

79

(6.5.2.1) Χαρακτηριστικές χρόνου-ρεύματος ασφαλειών τήξης

Οι χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου-ρεύματος των μέσων διακοπής δίνουν τον πραγματικό χρόνο

διακοπής που χρειάζεται το μέσο προστασίας για να αποζεύξει το κύκλωμα για συγκεκριμένη ένταση

ρεύματος σφάλματος.

Στα Σχήματα 6.25 έως 6.28 παρουσιάζονται τυπικές χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-

ρεύματος και καμπύλες περιορισμού ρεύματος ασφαλειών τύπου D, D0 και ΝΗ, κατηγορίας χρήσης

gL/gG, με δυνατότητα περιορισμού του ρεύματος σφάλματος. Οι αντίστοιχες καμπύλες ασφαλειών ΝΗ

προστασίας κινητήρων, κατηγορίας χρήσης αΜ, παρουσιάζονται στο Σχήμα 6.28. Στις καμπύλες

περιορισμού του ρεύματος των Σχημάτων 6.25 έως 6.27 η γραμμή (1) αντιστοιχεί στο μέγιστο ρεύμα

βραχυκύκλωσης με συνιστώσα ΣΡ 50 % και η γραμμή (2) χωρίς συνιστώσα ΣΡ. Οι ασφάλειες αυτές, οι

οποίες ονομάζονται και «φυσίγγια ασφαλείας», αναπτύσσουν μεγάλη αντίσταση στο κύκλωμα μετά την

τήξη τους, περιορίζοντας έτσι το ρεύμα βραχυκύκλωσης.

Οι ασφάλειες διακρίνονται σε κύριες ή γενικές ασφάλειες και επιμέρους ή μερικές ασφάλειες. Οι

γενικές ασφάλειες τοποθετούνται μετά το γενικό διακόπτη στην είσοδο της παροχής στο γενικό πίνακα

και προστατεύουν όλη την ηλεκτρική εγκατάσταση. Οι επιμέρους ασφάλειες τοποθετούνται στην αρχή ων

κυκλωμάτων διακλάδωσης και προστατεύουν μόνο το συγκεκριμένο κύκλωμα. Αντί των μερικών

ασφαλειών τοποθετούνται και μικροαυτόματοι διακόπτες (αυτόματες ασφάλειες).

Παράδειγμα 6.12

Για την προστασία από υπερφορτίσεις και βραχυκυκλώματα γραμμής τροφοδότησης υποπίνακα

φωτισμού-ρευματοδοτών σε δίκτυο ΕΡ 400 (V)/ 230 (V) προβλέπονται ασφάλειες τήξης τύπου Neozed,

ονομαστικής έντασης 63 (Α) και κατηγορίας χρήσης gL. Να βρεθεί ο χρόνος διακοπής της ασφάλειας σε

συνθήκες βραχυκύκλωσης και υπερφόρτισης. Η ενεργός τιμή του αναμενόμενου ρεύματος

βραχυκύκλωσης της γραμμής (Ieff.) είναι 2 (kΑ) και το ρεύμα υπερφόρτισης 200 (Α).

Λύση

Οι χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-ρεύματος των ασφαλειών (Σχήμα 6.26α) έχουν

μεταφερθεί στο Σχήμα 6.29, όπου και λαμβάνονται οι ζητούμενοι χρόνοι διακοπής. Είναι:

Χρόνος διακοπής ρεύματος βραχυκύκλωσης: 2,5 (ms).

Χρόνος διακοπής ρεύματος υπερφόρτισης: 23 (s).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

80

Σχήμα 6.29. Χρόνοι διακοπής σε συνθήκες βραχυκύκλωσης και υπερφόρτισης (Παράδειγμα 6.12).

Παράδειγμα 6.13

Η ενεργός τιμή του αναμενόμενου ρεύματος βραχυκύκλωσης γραμμής ΧΤ είναι 30 (kA). Για την

προστασία της γραμμής χρησιμοποιούνται ασφάλειες τήξης τύπου ΝΗ ονομαστικής έντασης 100 (Α).

Ζητείται να βρεθεί η μέγιστη τιμή του ρεύματος βραχυκύκλωσης τη στιγμή της διακοπής του

κυκλώματος, εάν πρόκειται για ασφάλειες ΝΗ: (α) με περιορισμό του ρεύματος και (β) χωρίς περιορισμό

του ρεύματος. Να θεωρηθεί ότι τη στιγμή διακοπής το ρεύμα βραχυκύκλωσης περιέχει συνιστώσα ΣΡ

50% (δυσμενέστερη συνθήκη).

Λύση

Η ζητούμενη μέγιστη ένταση του ρεύματος βραχυκύκλωσης τη στιγμή διακοπής του κυκλώματος

λαμβάνονται από τις καμπύλες περιορισμού ρεύματος των ασφαλειών ΝΗ (Σχήμα 6.27β), οι οποίες έχουν

μεταφερθεί στο Σχήμα 6.30, όπου και λαμβάνονται οι ζητούμενες εντάσεις ρεύματος. Είναι:

Μέγιστη ένταση ρεύματος βραχυκύκλωσης ασφαλειών ΝΗ με περιορισμό του ρεύματος τη

στιγμή διακοπής του κυκλώματος: 9 (kA).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

81

Σχήμα 6.30.. Μέγιστες εντάσεις ρεύματος βραχυκύκλωσης τη στιγμή διακοπής του κυκλώματος (Παράδειγμα 6.13).

(6.5.2.2) Αυτόματοι διακόπτες

Οι αυτόματοι διακόπτες είναι διακόπτες ισχύος που αποζεύουν αυτόματα το κύκλωμα που

προστατεύουν εντός καθορισμένου χρόνου, όταν το ρεύμα υπερβεί μια ορισμένη τιμή. Οι αυτόματοι

διακόπτες αποτελούνται: (α) από τις επαφές με το θάλαμο σβέσης του ηλεκτρικού τόξου, που

δημιουργείται κατά το άνοιγμα των επαφών, (β) το θερμικό στοιχείο και (γ) το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο

ή στοιχείο ακαριαίας λειτουργίας.

Το θερμικό στοιχείο προστατεύει μια γραμμή ή συσκευή από παρατεταμένη υπερφόρτιση, η οποία

μπορεί να προκαλέσει επικίνδυνη αύξηση της θερμοκρασίας. Οι χρόνοι διέγερσης του θερμικού στοιχείου

είναι από μερικά δευτερόλεπτα έως μερικά λεπτά, ανάλογα με την τιμή του ρεύματος.

Το ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο προστατεύει μια γραμμή ή συσκευή από υπερβολική μηχανική και

θερμική καταπόνηση, που προκαλείται από ισχυρά ρεύματα βραχυκύκλωσης. Δίνει εντολή στο διακόπτη

να ανοίξει τις επαφές του σχεδόν ακαριαία σε χρόνο 10 – 100 (ms), όταν το ρεύμα βραχυκύκλωσης

υπερβεί μια τιμή 2 – 15 φορές το ονομαστικό ρεύμα του κυκλώματος.

Η προστασία καλωδίων και αγωγών εσωτερικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων επιτυγχάνεται συνήθως

με μικροαυτόματους διακόπτες. Χρησιμοποιούνται σε όλα τα είδη συστημάτων διανομής, σε κατοικίες, σε

δημόσια κτίρια και βιομηχανικές εφαρμογές. Οι μικροαυτόματοι διατίθενται στο εμπόριο με τέσσερις

διαφορετικές χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος, A-B-C-D.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

82

(α) (β)

(γ) (δ)

Σχήμα 6.31. Χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος μικροαυτομάτων διακοπτών. (α) Τύπου Α. (β) Τύπου Β. (γ) Τύπου C. (δ) Τύπου D.

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

83

Α-Χαρακτηριστική: Κατάλληλη για την προστασία κυκλωμάτων ημιαγωγών, μετασχηματιστών

σε κυκλώματα μέτρησης, καθώς και σε κυκλώματα με μεγάλα μήκη αγωγών, για τα οποία η

διακοπή πρέπει να γίνεται σε χρόνο ≤ 0,4 (s).

Β-Χαρακτηριστική: Κατάλληλη για την προστασία κυκλωμάτων φωτισμού-ρευματοδοτών

κατοικιών και επαγγελματικών κτιρίων.

C-Χαρακτηριστική: Κατάλληλη για την προστασία κυκλωμάτων συσκευών με υψηλά ρεύματα

εκκίνησης, όπως κινητήρες και φωτιστικά ισχύος.

D-Χαρακτηριστική: Κατάλληλη για την προστασία κυκλωμάτων συσκευών με πολύ υψηλά

κρουστικά ρεύματα, όπως μετασχηματιστές ισχύος, πηνία, πυκνωτές.

Στο Σχήμα 6.31 παρουσιάζονται χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος μικροαυτομάτων Α, Β,

C, D κατασκευαστή. Τυπικές χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος αυτομάτων διακοπτών ισχύος

προστασίας κινητήρων δίνονται στο Σχήμα 6.32.

(α) (β)

Σχήμα 6.32. (α), (β) Χαρακτηριστικές χρόνου διακοπής-ρεύματος μικροαυτομάτων διακοπτών προστασίας κινητήρων..

Παράδειγμα 6.14

Μονοφασική συσκευή με εκτεθειμένο μεταλλικό περίβλημα τροφοδοτείται από κύκλωμα

διακλάδωσης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 6.33. Ο καταναλωτής συνδέεται σε δίκτυο διανομής ηλεκτρικής

ενέργειας ΧΤ TN-S και η ενεργός τιμή της τάσης του δικτύου στο σημείο παροχέτευσης (μετρητής

ηλεκτρικής ενέργειας) είναι 230 (V)/ 50 (Hz). Η συσκευή συνδέεται με το γενικό πίνακα με τριπολικό

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

84

καλώδιο (L1, N, PE) τύπου ΝΥΜ 3*4 (mm2) μήκους 200 (m). Το καλώδιο της ηλεκτρικής παροχής της

εγκατάστασης μετρητή-γενικού πίνακα είναι τύπου ΝΥΜ 3*10 (mm2) μήκους 20 (m). Η γενική ασφάλεια

είναι τύπου NEOZED, 35 (Α). και η ασφάλεια στο κύκλωμα διακλάδωσης είναι τύπου DIAZED.

Ζητούνται: (1) Να επιλεγεί η ονομαστική ένταση της ασφάλειας F2, ώστε σε περίπτωση σφάλματος να

διακοπεί το κύκλωμα εντός του μέγιστου προβλεπόμενου χρόνου. Να εξεταστούν οι περιπτώσεις, όταν:

(α) η συσκευή είναι φορητή και συνδέεται σε ρευματοδότη με εύκαμπτο καλώδιο και (β) η συσκευή είναι

σταθερά εγκαταστημένη (ακίνητη) με μόνιμη σύνδεση στο κύκλωμα διακλάδωσης. (2) Η τάση που

δέχεται άτομο, σε περίπτωση σφάλματος φάσης-αγωγού ΡΕ, το οποίο έρχεται σε επαφή με το εκτεθειμένο

περίβλημα της συσκευής και πατά αγώγιμα σε ισοδυναμικό δάπεδο. (3) Να ελεγχθεί εάν υφίσταται

επιλογική συνεργασία μεταξύ των ασφαλειών F1 και F2. Η ειδική αντίσταση του χαλκού είναι: ρcu =

0,0172 (Ωmm2/m).

Λύση

(1) Η ασφάλεια τήξης του κυκλώματος διακλάδωσης F2 πρέπει να διακόπτει την τροφοδοσία της

συσκευής εντός του προκαθορισμένου μέγιστου χρόνου διακοπής, όταν συμβεί στέρεο βραχυκύκλωμα

μεταξύ φάσης-αγωγού προστασίας ΡΕ (Σχήμα 6.33α). Ο μέγιστος επιτρεπτός χρόνος διακοπής της

ασφάλειας F2 για φασική τάση 230 (V) είναι 0,4 (s) για φορητή συσκευή και 5 (s) για μόνιμα

εγκατεστημένη συσκευή.

Ο βρόχος σφάλματος συντίθεται από τους αγωγούς φάσης (L1) και προστασίας (ΡΕ) της παροχής και

τους αγωγούς φάσης και προστασίας του κυκλώματος διακλάδωσης και παρουσιάζεται στο Σχήμα

6.33(β). Η ένταση του ρεύματος σφάλματος είναι:

0

, . , . , . , .

F

L L PE PE

UIR R R R

Όπου

RL,παρ : η ωμική αντίσταση του αγωγού φάσης της παροχής,

RΡΕ,παρ. : η ωμική αντίσταση του αγωγού προστασίας της παροχής,

RL,κυκλ. η ωμική αντίσταση του αγωγού φάσης του κυκλώματος διακλάδωσης,

RΡΕ,κυκλ. η ωμική αντίσταση του αγωγού προστασίας του κυκλώματος διακλάδωσης.

., . , .

.

., . , .

.

0

, . , . , . , .

200,0172 0,0344 .10

2000,0172 0,86 .4

230 128,5 129 .2* 0,0344 0,86

L PE

L PE

FL L PE PE

lR R

lR R

UIR R R R

(6.55)

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

85

(α)

(β)

Σχήμα 6.33. (α) Κυκλωματική διάταξη. (β) Ισοδύναμο κύκλωμα. (Παράδειγμα 6.14).

Η επιλογή της ονομαστικής ασφάλειας DIAZED γίνεται από τις χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου

διακοπής-ρεύματος των ασφαλειών (Σχήμα 6.25α) με βάση την ενεργό τιμή του ρεύματος σφάλματος και

τους μέγιστους επιτρεπτούς χρόνους διακοπής του κυκλώματος. Στο Σχήμα 6.34(α) παρουσιάζεται ο

τρόπος επιλογής της ασφάλειας για τις δύο περιπτώσεις φορτίου.

Περίπτωση φορητής συσκευής: Το κύκλωμα πρέπει να διακόπτεται σε χρόνο μικρότερο από 0,4(s).

Επιλέγεται ασφάλεια ονομαστικής έντασης 16 (Α), με χρόνο διακοπής ≈ 0,2 (s).

Περίπτωση σταθερά συνδεδεμένης συσκευής: Το κύκλωμα πρέπει να διακόπτεται σε χρόνο

μικρότερο από 5 (s). Επιλέγεται ασφάλεια ονομαστικής έντασης 25 (Α) με χρόνο διακοπής ≈

1,5(s).

(2) Η τάση που δέχεται άτομο που έρχεται σε επαφή με το μεταλλικό περίβλημα της συσκευής και πατά

αγώγιμα σε ισοδυναμικό δάπεδο είναι ίση με την πτώση τάσης στον αγωγό προστασίας:

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

86

(α)

(β)

Σχήμα 6.34. (α) Επιλογή ασφαλειών DIAZED. (β) Χρόνος διακοπής γενικής ασφάλειας NEOZED (Παράδειγμα 6.14).

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

87

, . , . 129* 0,0344 0,86 115,4( ). PE F PE PEU I R R V

Επειδή η τάση επαφής είναι UPE > 50 (V), δεν εξασφαλίζεται προστασία του ατόμου έναντι

ηλεκτροπληξίας από έμμεση επαφή. Για το λόγο αυτό απαιτείται πρόσθετη προστασία με διακόπτη

διαρροής ρεύματος (Δ.Δ.Ρ. στο Σχήμα 6.33α).

(3) Επιλογική συνεργασία δύο ή περισσότερων διαδοχικών διακοπτικών μέσων επιτυγχάνεται όταν σε

περίπτωση σφάλματος επεμβαίνει και αποζεύει το πλησιέστερο προς το σφάλμα διακοπτικό μέσο. Εάν

αυτό αποτύχει, τότε πρέπει να αναλάβει τη διακοπή του κυκλώματος το επόμενο μέσο προστασίας κοκ.

Εδώ, πρέπει να επέμβει η ασφάλεια F2 να διακόψει το κύκλωμα και εάν αυτή αστοχήσει, τότε να επέμβει

η γενική ασφάλεια F1. Ο χρόνος διακοπής της ασφάλειας F2 είναι 0,2 (s) για ονομαστική ένταση

ασφάλειας 16 (Α) και 1,5 (s) για ονομαστική ένταση ασφάλειας 25 (Α) (Σχήμα 6.34α). Ο χρόνος

διακοπής της γενικής ασφάλειας F1 είναι 8 (s) (Σχήμα 6.34β). Παρατηρούμε, δηλαδή, ότι, σε περίπτωση

σφάλματος αγωγού φάσης προς αγωγό ΡΕ, ενεργοποιείται πρώτα η ασφάλεια F2 και επομένως υφίσταται

επιλογική συνεργασία μεταξύ των μέσων προστασίας F1 και F2.

Παράδειγμα 6.15

Στη διάταξη του Σχήματος 6.33 (α) η συσκευή συνδέεται με το γενικό πίνακα με καλώδιο NYM

3*2,5(mm2). Η ασφάλεια F2 είναι τύπου DIAZED ονομαστικής έντασης 16 (Α). Τα υπόλοιπα δεδομένα

είναι ίδια με αυτά του Παραδείγματος 6.14. Να βρεθεί το μέγιστο επιτρεπτό μήκος του καλωδίου του

κυκλώματος διακλάδωσης, εάν η συσκευή θεωρηθεί ότι είναι: (α) φορητή και συνδέεται σε ρευματοδότη

με εύκαμπτο καλώδιο και (β) η συσκευή είναι σταθερά εγκαταστημένη (ακίνητη) με μόνιμη σύνδεση στο

κύκλωμα διακλάδωσης.

Λύση

Ο μέγιστος επιτρεπτός χρόνος διακοπής της ασφάλειας, σε περίπτωση στέρεου βραχυκυκλώματος

φάσης-αγωγού ΡΕ, είναι 0,4 (s) για την περίπτωση (α) και 5 (s) για την περίπτωση (β). Το αναγκαίο

ρεύμα βραχυκύκλωσης λαμβάνεται από τις χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής-ρεύματος της

ασφάλειας (Σχήμα 6.25α).

(α) Σύνδεση της συσκευής σε ρευματοδότη με εύκαμπτο καλώδιο

Το ρεύμα σφάλματος τη στιγμή της διακοπής του κυκλώματος είναι: It=0,4 s ≈ 100 (A) (Σχήμα 6.35). Η

απαιτούμενη συνολική αντίσταση βρόχου σφάλματος πρέπει να είναι:

0, . , . , . , .

0,4

230 2,3 ( )100

t L PE L PEt s

UR R R R RI ,

και η αναγκαία αντίσταση του καλωδίου του κυκλώματος διακλάδωσης:

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

88

, . , . , . , .

, .2* 2,3 2*0,0344 2,2312 ( ).

L PE t L PE

L

R R R R R

R

Επομένως, το μέγιστο επιτρεπτό μήκος του καλωδίου διακλάδωσης είναι:

, .

., . , .

.

, . ..

2,2312 1,1156 ( )2

* 1,1156*2,5 162,15 162( ).0,0172

L

L PE

L

R

lR R

Rl m

Σχήμα 6.35. Εύρεση του χρόνου διακοπής για τις περιπτώσεις περιπτώσεων (α) και (β) του Παραδείγματος 6.15.

(β) Μόνιμη σύνδεση της συσκευής με το κύκλωμα (σταθερά εγκατεστημένη)

Το ρεύμα σφάλματος τη στιγμή της διακοπής του κυκλώματος είναι: It=5 s ≈ 58 (A) (Σχήμα 6.35). Η

απαιτούμενη συνολική αντίσταση βρόχου σφάλματος πρέπει να είναι:

0, . , . , . , .

0,4

230 3,966 ( ).58

t L PE L PEt s

UR R R R R

I ,

και η αναγκαία αντίσταση του καλωδίου του κυκλώματος διακλάδωσης:

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

89

, . , . , . , .

, .2* 3,966 2*0,0344 3,8972 ( ).

L PE t L PE

L

R R R R R

R

Επομένως, το μέγιστο επιτρεπτό μήκος του καλωδίου διακλάδωσης είναι:

, .

., . , .

.

, . ..

3,8972 1,9486 ( )2

* 1,9486*2,5 283,22 283( ).0,0172

L

L PE

L

R

lR R

Rl m

- -

«Ηλεκτροτεχνία – Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις»,Τμήμα Μηχανολόγων Π.Θ., Γ. Περαντζάκης

90

Βιβλιογραφία 6ης Ενότητας [1] «Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Καταναλωτών», Π. Ντοκόπουλος, Εκδόσεις ΖΗΤΗ,

Θεσσαλονίκη, 2005.

[2] «Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις», 3η Έκδοση, Siemens, Gunter G. Seip, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, Θεσσαλονίκη, 2004.

[3] «Κτιριακές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις», Ν. Μ. Κιμουλάκης, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα, 2006.

[4] «Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Κτιρίων», Εγχειρίδιο Ηλεκτρολόγου Εγκαταστάτη Ι, Σ. Τουλόγλου, Εκδόσεις ΙΩΝ, Αθήνα 2004.

[5] «Σύγχρονες Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις», Κίνηση – Αυτοματισμός, Β. Δ. Μπιτζιώνης, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, Θεσσαλονίκη, 2008.

[6] «Τριφασικά Κυκλώματα», Θεωρία και Εφαρμογές, Β. Δ. Μπιτζιώνης, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, Θεσσαλονίκη, 2011.

[7] «Εφαρμογές Κτιριακών – Βιομηχανικών Μελετών και Εγκαταστάσεων», Π. Δ. Μπούρκας, Εκδόσεις ΣΥΜΕΩΝ, Αθήνα.

[8] «Εσωτερικές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις», Μ. Μ. Μόσχοβιτς, Ίδρυμα Ευγενίδου, Αθήνα, 1990. [9] «Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Θερμάνσεις», Α. Β. Μαχιά, Εκδόσεις ΣΥΜΕΩΝ, Αθήνα, 1989. [10] «Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις», 5η Έκδοση, Επίτομο, Σ. Τουλόγλου, Β. Στεργίου, Εκδόσεις ΙΩΝ,

Αθήνα, 2005. [11] «Ειδικά Κεφάλαια Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων και Δικτύων», Δ. Κ. Τσανάκας, Εκδόσεις

ΑΪΒΑΖΗΣ – ΖΟΥΜΠΟΥΛΗΣ Θεσσαλονίκη, Ξάνθη, 1989. [12] «Ευρωπαϊκά Πρότυπα και Κανονισμοί Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων», Διαδικασίες

Εναρμόνισης, Συνέδριο, Θεσσαλονίκη, Δ.Ε.Θ., 4 – 5 Δεκεμβρίου 1997, Εκδόσεις ΖΗΤΗ. [13] «Γειώσεις Δικτύων και Εγκαταστάσεων», Πρακτικά Σεμιναρίου Τεχνικού Επιμελητηρίου

Ελλάδας, 6 – 10 Οκτωβρίου 1997, Αθήνα. [14] “Electrical Installations Handbook”, Siemens, 2nd Edition, Volumes 1, 2, 3, Gunter G. Seip,

Werner Sturm, John Wiley & Sons, Germany, 1987. [15] “VDE und die Praxis, Wegweiser fur Anfanger und Profis”, Gerhard Kiefer, 7. Auflage, VDE –

VERLAG GMBH, Berlin, Offenbach, 1996.