Uchwyty kablowe (cable cleats) — wytrzymałość zwarciowa wg IEC 61914

Przewodnik o siłach elektrodynamicznych przy zwarciu szynoprzewodów wg IEC 60865-1 omawia obliczanie siły między przewodami podczas zwarcia. Ten artykuł omawia element mocujący, który musi faktycznie przenieść tę siłę w przypadku kabli: uchwyt kablowy, czyli cable cleat, którego mechaniczna wytrzymałość zwarciowa jest badana i określana wg IEC 61914 ("Cable cleats for electrical installations").

Dlaczego uchwyt kablowy to więcej niż punkt mocowania

Kabel leżący luźno w korycie kablowym lub na drabince jest podczas normalnej pracy obciążony jedynie własnym ciężarem. Podczas zwarcia jednak krótkotrwale powstaje ogromna, pulsująca siła elektrodynamiczna między kablami danego obwodu — ta sama fizyka co przy szynach, ale między elastycznymi przewodami kablowymi, które pod wpływem tej siły chcą się rozejść. Uchwyt kablowy musi przenieść tę siłę przez cały czas wyłączania przez zabezpieczenie bez uszkodzenia, zwolnienia się lub uszkodzenia powłoki kabla — to zupełnie inne wymaganie niż samo przenoszenie statycznego ciężaru kabla.

Co bada i określa IEC 61914

• Badanie zwarciowe o czasie trwania 0,1 s (pięć okresów przy 50 Hz): norma przewiduje czas badania 0,1 sekundy, podczas którego uchwyt musi wytrzymać określony prąd probierczy bez uszkodzenia mocowania do konstrukcji wsporczej lub niedopuszczalnego uszkodzenia samego kabla. W ciągu tych 0,1 s szczyt siły elektrodynamicznej występuje już w pierwszym półokresie.
• Utrzymanie mechaniczne, osiowe i boczne: oprócz wytrzymałości zwarciowej norma bada również, jaką siłę wyciągania (osiową, wzdłuż kabla) i siłę boczną (poprzeczną do kabla) może przenieść uchwyt bez wysunięcia się kabla lub odkształcenia samego uchwytu.
• Wpływy środowiskowe: badane są także odporność na promieniowanie UV, zakres temperatur i zachowanie się w warunkach pożaru materiału uchwytu (często tworzywo sztuczne lub z metalowym wspornikiem), ponieważ uchwyt stosowany na zewnątrz, w piwnicy kablowej lub na trasie o odporności ogniowej musi spełniać inne wymagania środowiskowe niż uchwyt wewnątrz budynku.
• Dokumentacja producenta dotycząca powierzchni montażowej: ponieważ wytrzymałość zwarciowa uchwytu zależy częściowo od sposobu zamocowania samego uchwytu do konstrukcji wsporczej (koryto kablowe, drabinka, wspornik ścienny), producent określa metodę montażu, dla której zbadany poziom wytrzymałości zwarciowej jest ważny.

Uwaga: poziom wytrzymałości zwarciowej uchwytu kablowego obowiązuje wyłącznie w połączeniu z konfiguracją kabli, rozstawem uchwytów i metodą montażu, z jakimi uchwyt był badany. Ten sam uchwyt przy większym rozstawie, innym zakresie średnic kabli lub innym sposobie mocowania do konstrukcji wsporczej może mieć istotnie niższą rzeczywistą wytrzymałość zwarciową niż wartość podana przez producenta.

Rozstaw uchwytów a spodziewany prąd zwarciowy

Maksymalny dopuszczalny rozstaw między dwoma uchwytami kablowymi jest bezpośrednio powiązany ze spodziewanym prądem zwarciowym w danym miejscu instalacji (zob. [przewodnik o spodziewanym prądzie zwarciowym i doborze Icu](/guides/nen-1010/prospectieve-kortsluitstroom-icu-dimensionering)): im wyższy spodziewany prąd zwarciowy, tym krótszy musi być rozstaw uchwytów, aby utrzymać ugięcie elektrodynamiczne kabli między dwoma uchwytami w granicach zbadanych przez producenta. Rozstaw uchwytów oparty wyłącznie na ciężarze kabla — bez uwzględnienia prądu zwarciowego w danym miejscu — może przy poważnym zwarciu prowadzić do nadmiernego ugięcia i ewentualnej awarii uchwytu lub uszkodzenia powłoki kabla.

Znaczenie praktyczne

Przy projektowaniu trasy kablowej o wysokim spodziewanym prądzie zwarciowym — na przykład blisko transformatora lub głównej rozdzielnicy — ważne jest, aby dobrać nie tylko przekrój kabla i typ koryta lub drabinki, ale także uchwyt kablowy o poziomie wytrzymałości zwarciowej wykazanym przez producenta zgodnie z IEC 61914, odpowiadającym rzeczywistemu prądowi zwarciowemu i przyjętemu rozstawowi uchwytów w danym miejscu.

Typowe błędy

1. Stosowanie dowolnego, ogólnego uchwytu kablowego bez sprawdzenia, jaki poziom wytrzymałości zwarciowej wykazał producent zgodnie z IEC 61914, w przekonaniu, że każdy uchwyt mechanicznie trzymający kabel wytrzyma też zwarcie.
2. Ustalanie rozstawu uchwytów wyłącznie na podstawie ciężaru kabla, bez uwzględnienia spodziewanego prądu zwarciowego w danym miejscu instalacji.
3. Zwiększanie rozstawu uchwytów względem konfiguracji zbadanej przez producenta w celu zaoszczędzenia materiału, bez sprawdzenia, czy podany poziom wytrzymałości zwarciowej jest wtedy nadal ważny.
4. Ocenianie uchwytu stosowanego na zewnątrz lub na trasie odpornej ogniowo wyłącznie pod kątem wytrzymałości mechanicznej, bez sprawdzenia odporności na UV, zakresu temperatur lub zachowania materiału uchwytu podczas pożaru.

Powiązane

• Siły elektrodynamiczne przy zwarciu szynoprzewodów (IEC 60865-1)
• Spodziewany prąd zwarciowy i dobór Icu
• Ciągnięcie kabli — siła ciągnięcia i promień gięcia
• Systemy wsporcze kabli — koryta i drabinki