Przy przeglądach sprawdzane są pod obciążeniem temperatury gniazd, puszek i zacisków w rozdzielnicy. Przewód lub zacisk wyraźnie cieplejszy niż podobne elementy to sygnał, że albo przekrój jest za mały, albo zabezpieczenie za duże, albo obwód jest przeciążony zbyt wieloma odbiornikami. Wszystkie trzy scenariusze dają podobny objaw, ale wymagają innej naprawy.
Dlaczego przekrój przewodu ma znaczenie dla bezpieczeństwa?
Przepływ prądu przez przewód wytwarza ciepło zgodnie z prawem Joule'a: moc tracona w przewodzie rośnie z kwadratem prądu i proporcjonalnie do rezystancji przewodu, która jest tym większa, im przewód cieńszy i dłuższy. Dwukrotny wzrost prądu oznacza czterokrotnie więcej ciepła. Przewody w izolacji z są projektowane na długotrwałą temperaturę żyły do 70°C. Każda praca powyżej tej granicy przyspiesza starzenie izolacji: tworzywo twardnieje, kruszy się i traci właściwości izolacyjne, a proces ten jest nieodwracalny.
Za cienki przewód nie musi się palić od razu, bo najczęściej pracuje latami w podwyższonej temperaturze. Skutki ujawniają się więc stopniowo: najpierw izolacja w puszkach kruszy się przy dotknięciu, połączenia luzują się i grzeją coraz mocniej, rezystancja izolacji spada, aż w końcu dochodzi do zwarcia, nadtopienia osprzętu albo pożaru w ścianie.
Prąd znamionowy urządzenia zabezpieczającego nie może być większy niż długotrwała przewodu w danych warunkach ułożenia, a zabezpieczenie musi zadziałać, zanim prąd przeciążeniowy przekroczy 1,45 tej obciążalności.
Od czego zależy dobór przekroju przewodu elektrycznego?
Przy doborze przekroju bierze się pod uwagę kilka czynników jednocześnie:
- Prąd obciążenia wyznacza punkt wyjścia: chodzi o prąd, jaki przewód ma przenosić długotrwale, czyli suma mocy urządzeń, które mogą pracować jednocześnie, podzielona przez napięcie.
- Materiał żył zmienia dopuszczalne obciążenie: aluminium ma rezystywność o ok. 60% większą niż miedź, więc przewód aluminiowy tego samego przekroju przenosi wyraźnie mniejszy prąd.
- Sposób ułożenia wpływa na chłodzenie przewodu: przewód w rurce w ścianie izolowanej cieplnie, na przykład w ociepleniu lub ścianie z wełną mineralną, chłodzi się dużo gorzej niż przewód ułożony bezpośrednio w tynku albo na powierzchni ściany.
- Wyższa temperatura zmniejsza dopuszczalne obciążenie: na nagrzanym poddaszu, w kotłowni czy przy urządzeniach grzewczych przewód gorzej oddaje ciepło, więc może długotrwale przenosić mniejszy prąd.
- Grupowanie przewodów obniża ich obciążalność: kilka obwodów prowadzonych obok siebie w jednej rurce lub korycie nagrzewa się wzajemnie, więc obciążalność każdego z nich spada.
- Długa trasa zwiększa ryzyko spadku napięcia: przy długich trasach, na przykład do garażu, budynku gospodarczego czy ogrodu, o przekroju decyduje często nie nagrzewanie, ale , który w praktyce nie powinien przekraczać kilku procent.
Na końcu dobiera się zabezpieczenie, tak aby chroniło przewód w najgorszych warunkach na całej jego trasie.
Przepisy określają też minimalne przekroje. Norma PN-HD 60364-5-52 przewiduje dla przewodów miedzianych w obwodach instalacji stałych co najmniej 1,5 mm², a warunki techniczne wymagają, by w budynkach stosować przewody i kable z żyłami miedzianymi, jeśli ich przekrój nie przekracza 10 mm². Przewody aluminiowe o małych przekrojach można więc spotkać już tylko w starych instalacjach.
Jakie przekroje przewodów stosuje się w domu?
Poniższa tabela pokazuje typowy dobór przewodów miedzianych w izolacji PVC w instalacjach mieszkaniowych, przy temperaturze otoczenia ok. 30°C i obwodach o umiarkowanej długości. Zakres obciążalności zależy od sposobu ułożenia, ponieważ dolna wartość dotyczy przewodów w rurce w ścianie izolowanej cieplnie, a górna przewodów ułożonych bezpośrednio na ścianie lub w tynku.
| Zastosowanie | Typowy przewód Cu | Obciążalność orientacyjna | Typowe zabezpieczenie |
|---|---|---|---|
| obwód oświetleniowy | 3 × 1,5 mm² | ok. 14,5–19,5 A | B10 |
| obwód gniazd ogólnych | 3 × 2,5 mm² | ok. 19,5–27 A | B16 |
| piekarnik, zmywarka, pralka, klimatyzator | 3 × 2,5 mm² | ok. 19,5–27 A | B16 |
| płyta indukcyjna dwufazowa | 5 × 2,5 mm² | ok. 19,5–27 A na fazę | 2 × B16 lub zgodnie z instrukcją |
| płyta indukcyjna jednofazowa do ok. 7,4 kW | 3 × 6 mm² | ok. 34–46 A | B32 |
| ładowarka EV jednofazowa 7,4 kW (32 A) | 3 × 6 mm² | ok. 34–46 A | B32 lub C32 według instrukcji |
| ładowarka EV trójfazowa 11 kW (3 × 16 A) | 5 × 2,5–4 mm² | zależnie od przekroju | trójbiegunowy 16–20 A |
To wartości orientacyjne. Przy kilku obwodach w jednej rurce, wysokiej temperaturze otoczenia, ułożeniu w ociepleniu lub długiej trasie przekrój trzeba zwiększyć albo zmniejszyć zabezpieczenie. Ostateczny dobór powinien wynikać z obliczeń elektryka dla konkretnych warunków.
Przewody aluminiowe: jakie zasady obowiązują?
W blokach i domach budowanych do lat 80. i 90. często spotyka się przewody aluminiowe, zwykle 2,5 mm² w obwodach gniazd i 1,5 lub 2,5 mm² w obwodach oświetlenia. Ich obciążalność jest mniejsza niż miedzi tego samego przekroju: przewód aluminiowy 2,5 mm² przenosi w przybliżeniu tyle, co miedziany 1,5–2 mm². Instalacja projektowana dla kilku żarówek, lodówki i pralki często nie nadaje się do zasilania nowoczesnej kuchni czy klimatyzacji bez wymiany przewodów.
Jak rozpoznać zbyt cienki przewód elektryczny?
Najczęstsze sygnały to gniazda, wtyczki lub zaciski w rozdzielnicy wyraźnie cieplejsze od innych przy dłuższej pracy dużego odbiornika, wyłącznik, który zadziała przy jednoczesnej pracy kilku urządzeń, przygasanie światła i niestabilna praca urządzeń przy dużym poborze, a także przebarwienia i nadtopienia osprzętu. Szczególną uwagę warto zwrócić na instalacje, które mają kilkadziesiąt lat i dziś zasilają wielokrotnie więcej odbiorników niż przy projektowaniu, na instalacje aluminiowe oraz na obwody, przy których ktoś kiedyś wymienił zabezpieczenie na mocniejsze.
Najgorsze reakcje na takie objawy to wymiana wyłącznika na mocniejszy bez zmiany przewodu, dokładanie kolejnego dużego odbiornika do starego obwodu, bo „na razie działa”, oraz założenie, że skoro nie wybija, to obwód jest dobrze dobrany. Przy przeciążeniu tylko nieznacznie powyżej prądu znamionowego wyłącznik może nie zadziałać przez długi czas, a przewód pracuje wtedy stale w podwyższonej temperaturze. Szerzej o tym mechanizmie piszemy w tekście przeciążenie instalacji elektrycznej.
Co sprawdzić, gdy przewód jest za cienki?
- Po dłuższej pracy dużych odbiorników sprawdź dłonią gniazda i wtyczki oraz obudowę rozdzielnicy bez zdejmowania osłon. Element wyraźnie cieplejszy od podobnych to sygnał do diagnostyki przez elektryka.
- Sprawdź w opisie rozdzielnicy, jakie zabezpieczenia chronią obwody, i poproś elektryka o porównanie ich z przekrojami przewodów. Wyłącznik 25 A na obwodzie z przewodem 2,5 mm² to zwykle błędny dobór.
- Jeśli planujesz klimatyzację, płytę indukcyjną, bojler lub ładowarkę EV, przed zakupem urządzenia zleć elektrykowi ocenę obwodu i ewentualny projekt nowego. Ocena kosztuje ułamek ceny wymiany przewodu w ścianie.
- Przy starej instalacji aluminiowej poproś o sprawdzenie połączeń aluminium z miedzią i z osprzętem. Połączenia bez złączek przeznaczonych do aluminium to ukryta wada, która narasta latami.
- Przy przeglądzie poproś o pomiar i impedancji pętli zwarcia oraz o pod obciążeniem. Wynik izolacji poniżej 1 MΩ albo gorące punkty na trasie przewodów wymagają naprawy przed dalszą eksploatacją obwodu.