Kable koncentryczne (PEN) — falisty przewód koncentryczny jako połączony przewód neutralny i ochronny, i dlaczego to nie jest ekran

Przewodnik o pancerzu kabla jako przewodzie ochronnym opisuje wykorzystanie stalowego pancerza drutowego jako przewodu PE, a przewodnik o uziemianiu ekranu kabla opisuje uziemianie metalowego ekranu z jednej lub obu stron. Ten artykuł dotyczy konstrukcji, która wygląda powierzchownie podobnie, ale funkcjonalnie służy innemu celowi: przewodu koncentrycznego spotykanego w niderlandzkich podziemnych kablach przyłączeniowych niskiego napięcia, zwykle oznaczanych jako NAYCWY lub NYCWY, gdzie "C" oznacza przewód koncentryczny, a "W" jego charakterystyczną falistą (golf) formę.

Czym faktycznie jest przewód koncentryczny

Wokół izolowanej żyły fazowej (żył) kabla koncentrycznego nakładana jest warstwa drutów miedzianych nie prosto wzdłuż osi kabla i nie jako prosty owinięcie spiralne, lecz uformowana w wzór falisty: każdy drut podąża ścieżką sinusoidalną wokół obwodu, poruszając się wzdłuż długości kabla. Ta falista forma jest zamierzona — nadaje warstwie przewodu koncentrycznego znaczną elastyczność wzdłużną, tak że gdy kabel jest zginany, ciągnięty lub poddawany rozszerzalności i kurczliwości termicznej podczas eksploatacji, druty koncentryczne mogą się uginać bez umocnienia zgniotowego i pękania zmęczeniowego, jak miałoby to miejsce w przypadku warstwy prostej lub ciasno spiralnie nawiniętej. Falisty przewód koncentryczny znajduje się pod zewnętrzną powłoką z PVC lub PE i jest zaprojektowany do ciągłego przenoszenia pełnego połączonego prądu roboczego neutralnego i ochronnego (PEN), a nie tylko przejściowego prądu zwarciowego.

Dlaczego funkcjonuje jako przewód PEN, a nie jako ekran

To punkt najłatwiejszy do pomylenia z ekranem kabla lub warstwą pancerza stosowaną jako PE: ekran (jak w przewodniku o uziemianiu ekranu kabla) jest przede wszystkim warstwą kontroli elektromagnetycznej/ elektrostatycznej, normalnie przenoszącą jedynie prąd ładowania pojemnościowego i prąd zwarciowy, uziemianą z jednej lub obu stron w zależności od wybranej strategii ekranowania. Stalowy pancerz drutowy (jak w przewodniku o pancerzu kabla jako przewodzie ochronnym) może być używany jako przewód PE, ale nie jest dobrany tak, aby przenosić również normalny prąd obciążeniowy neutralny. Przewód koncentryczny w kablu PEN jest znów inny: jest to połączony przewód neutralny i ochronny (PEN) dla obwodu, co oznacza, że przenosi pełny niezrównoważony prąd neutralny w normalnych warunkach obciążenia, oprócz pełnienia funkcji ścieżki powrotnej przy zwarciu doziemnym. Jego przekrój jest zatem dobierany jako część elektrycznego projektu kabla, aby odpowiadać wymaganiom obciążalności prądowej przewodów fazowych zgodnie z IEC 60502-1, a nie po prostu dobierany jako ścieżka usuwania zwarcia, jak mogłoby to być w przypadku przewodu wyrównawczego.

Konsekwencje dla doboru przekroju i badania ciągłości

Ponieważ przewód koncentryczny jest prawdziwym roboczym przewodem PEN, jego przekrój jest podany w karcie danych kabla obok przekroju przewodów fazowych, a przewody koncentryczne o zmniejszonym przekroju (mniejsze niż przewody fazowe) są dopuszczalne tylko tam, gdzie zarówno prąd obliczeniowy, jak i wytrzymałość na prąd zwarciowy zostały zweryfikowane dla zmniejszonego rozmiaru, zgodnie z ogólnymi zasadami doboru przekroju przewodu PEN w NEN 1010 §543.4. Badanie ciągłości przewodu koncentrycznego na całej długości kabla oraz przy każdej mufie i zakończeniu nie jest opcjonalną czynnością konserwacyjną — jest bezpośrednim wymogiem bezpieczeństwa, ponieważ przerwa w przewodzie koncentrycznym jednocześnie przerywa ścieżkę powrotu prądu neutralnego i ścieżkę ochrony przed zwarciem doziemnym dla wszystkiego znajdującego się poniżej tego punktu, w przeciwieństwie do przerwy w ekranie (która głównie wpływa na zachowanie EMC/prądu zwarciowego) lub w przewodzie PE pancerza prowadzonym równolegle z oddzielnym przewodem neutralnym.

Znaczenie praktyczne

Podczas pracy z kablami przyłączeniowymi typu NAYCWY/NYCWY prawidłowa identyfikacja przewodu koncentrycznego jako obciążalnego przewodu PEN — zamiast traktowania go jak ekranu, który można bezpiecznie pozostawić niepodłączonym z jednej strony ze względów EMC, lub jak warstwy pancerza PE, która ma znaczenie tylko podczas zwarcia — jest niezbędna przy doborze zestawów mufowych, przy weryfikacji uziemienia/wyrównania potencjałów przy szafce licznikowej, oraz przy okresowej kontroli, podczas której ciągłość i integralność przekroju warstwy koncentrycznej muszą zostać potwierdzone, a nie zakładane wyłącznie na podstawie oznaczenia typu kabla.

Częste błędy

1. Traktowanie przewodu koncentrycznego jako ekranu EMC i pozostawianie go niepodłączonym z jednej strony "aby uniknąć pętli uziemienia", co przerywa funkcję PEN, od której instalacja faktycznie zależy w zakresie powrotu prądu neutralnego i ochrony przed zwarciem doziemnym.
2. Zakładanie, że przekrój przewodu koncentrycznego zawsze równa się przekrojowi przewodów fazowych bez sprawdzenia konkretnej karty danych kabla, podczas gdy istnieją warianty o zmniejszonym przekroju z innymi ograniczeniami obciążalności prądowej i wytrzymałości na zwarcie.
3. Pomijanie weryfikacji ciągłości przewodu koncentrycznego przy mufach i zakończeniach, przy założeniu, że "to jak pancerz" i ma znaczenie tylko podczas zwarcia, podczas gdy w rzeczywistości przenosi on również ciągły prąd neutralny w normalnej pracy.
4. Mylenie wzoru falistego (golf) ze zwykłym skręcaniem, przy czym pomija się, że wzór falisty istnieje specjalnie po to, by zapewnić elastyczność mechaniczną warstwie koncentrycznej, co wpływa na technikę naprawy i mufowania w porównaniu z prosto ułożonym przewodem koncentrycznym lub ekranem plecionym.

Powiązane

• Kabel pancerzowy — pancerz jako przewód ochronny
• Uziemianie ekranu kabla — jednostronne kontra dwustronne
• Rezystancja i reaktancja kabla (R/X) — obliczanie spadku napięcia
• Uziemianie/wyrównanie potencjałów koryt kablowych — metalowe koryta kablowe