Kokį kabelį rinktis elektros instaliacijai?

Elektros kabelio skerspjūvio parinkimas yra vienas svarbiausių gyvenamojo namo, buto ar komercinių patalpų elektros instaliacijos projektavimo etapų. Per mažo skerspjūvio kabelis, esant didelei apkrovai, gali pernelyg kaisti, didinti įtampos kritimą ir sudaryti pavojingas eksploatavimo sąlygas. Kita vertus, nepagrįstai didelio skerspjūvio kabelio naudojimas didina įrengimo kainą, apsunkina kabelių montavimą, jungimą skydelyje, rozetėse ir kituose aparatuose, nors realios techninės naudos konkrečiai grandinei gali nesuteikti.

Buitinėje elektros instaliacijoje dažnai naudojama paprasta taisyklė: apšvietimui – 1,5 mm², kištukiniams lizdams – 2,5 mm², o galingesniems vartotojams – 4, 6 mm² ar dar didesnio skerspjūvio kabeliai. Tokia taisyklė yra naudinga kaip pradinis orientyras, tačiau profesionaliai projektuojant elektros instaliaciją vien kabelio skerspjūvio nepakanka. Turi būti vertinama apkrovos srovė, apsaugos aparato nominali srovė, kabelio klojimo būdas, trasos ilgis, aplinkos temperatūra, kitų kabelių poveikis, fazių skaičius, įtampos kritimas ir trumpojo jungimo sąlygos. IEC 60364-5-52 standartas būtent reglamentuoja žemosios įtampos instaliacijos sistemų ir laidininkų parinkimą bei įrengimą, įskaitant laidininkų dydžio ir įtampos kritimo vertinimą.

Lietuvoje elektros įrenginių projektavimui ir įrengimui taip pat taikomi nacionaliniai teisės aktai. Energetikos ministerijos aktualiame elektros sektoriaus teisės aktų sąraše nurodomos Elektros įrenginių įrengimo bendrosios taisyklės, Elektros linijų ir instaliacijos įrengimo taisyklės, Apšvietimo elektros įrenginių įrengimo taisyklės, Galios elektros įrenginių įrengimo taisyklės ir kiti susiję dokumentai.

Kai sakoma, kad naudojamas 3 × 2,5 mm² kabelis, tai reiškia, kad kabelį sudaro trys atskiros gyslos, kurių kiekvienos laidininko skerspjūvio plotas yra 2,5 mm². Vienfazėje buitinėje grandinėje šios trys gyslos paprastai naudojamos faziniam laidininkui L, neutraliam laidininkui N ir apsauginiam laidininkui PE.

Atitinkamai 5 × 2,5 mm² kabelis turi penkias 2,5 mm² gyslas. Toks kabelis dažnai naudojamas trifazėse grandinėse, kuriose gali būti reikalingi L1, L2, L3, N ir PE laidininkai.

Svarbu suprasti, kad gyslų skaičius ir jų skerspjūvis yra du atskiri parametrai. Pavyzdžiui, 5 × 1,5 mm² kabelis netampa „galingesnis“ už 3 × 2,5 mm² vien todėl, kad turi daugiau gyslų. Elektros srovę konkrečiame laidininke pirmiausia riboja jo skerspjūvis, medžiaga, izoliacija ir montavimo sąlygos.

Laidininkų identifikavimą ir žymėjimą reglamentuoja IEC 60445 standartas, kuriame nustatomos bendros laidininkų bei įrenginių gnybtų identifikavimo taisyklės.

Prietaiso galia leidžia apskaičiuoti numatomą srovę, tačiau tai yra tik pirmasis žingsnis.

Supaprastintai vienfaziam aktyviniam vartotojui galima taikyti formulę:

I = P / U

kur I yra srovė amperais, P – galia vatais, o U – įtampa voltais.

Pavyzdžiui, 2300 W galios elektrinis šildytuvas prie 230 V tinklo naudoja maždaug 10 A srovę. 3680 W apkrova – maždaug 16 A, o 7400 W vienfazė apkrova jau sudarytų apie 32 A.

Trifazėje sistemoje galia paskirstoma tarp fazių, todėl tos pačios bendros galios vartotojo srovė vienoje fazėje gali būti gerokai mažesnė. Dėl šios priežasties, pavyzdžiui, 7–11 kW galios įrenginio kabelis gali labai skirtis priklausomai nuo to, ar įrenginys jungiamas viena, dviem ar trimis fazėmis.

Varikliams, šilumos siurbliams, kondicionieriams ir kitai įrangai situacija dar sudėtingesnė, nes turi būti vertinamas galios koeficientas, paleidimo srovės ir gamintojo nustatyti elektros prijungimo reikalavimai.

Viena dažniausių klaidų yra įsivaizdavimas, kad automatinis jungiklis pirmiausia saugo prijungtą elektros prietaisą. Grandinės automatinio jungiklio pagrindinė funkcija yra apsaugoti instaliaciją nuo pavojingų viršsrovių.

Todėl automatinio jungiklio nominalas turi būti suderintas su kabelio leistina ilgalaike srove. Negalima tiesiog pakeisti B16 automato į B20 arba B25 todėl, kad esamas automatas kartais išsijungia. Jeigu kabelio klojimo sąlygomis jo leistina srovė nėra pakankama naujam apsaugos aparatui, padidinus automato nominalą galima panaikinti tinkamą kabelio apsaugą nuo perkrovos.

IEC 60364-4-43 nustato laidininkų apsaugos nuo viršsrovių ir apsaugos priemonių koordinavimo principus.

Buitinėse instaliacijose labai dažnai sutinkamas 1,5 mm² apšvietimo kabelio ir B10 automatinio jungiklio derinys bei 2,5 mm² kištukinių lizdų kabelio ir B16 automatinio jungiklio derinys. Tačiau šie deriniai turi būti vertinami kaip tipiniai sprendimai, o ne universali taisyklė kiekvienai situacijai.

Standartinei gyvenamųjų patalpų apšvietimo grandinei dažniausiai naudojamas 3 × 1,5 mm² varinis kabelis. Grandinė dažnai apsaugoma B10 charakteristikos 10 A automatiniu jungikliu.

Šiuolaikiniai LED šviestuvai naudoja palyginti nedidelę galią, todėl 1,5 mm² kabelio srovės pralaidumas įprastoje apšvietimo grandinėje paprastai turi didelę atsargą. Lietuvos apšvietimo elektros įrenginių įrengimo taisyklėse taip pat yra reikalavimų, kuriuose apšvietimo kabeliams nustatomas ne mažesnis kaip 1,5 mm² skerspjūvis.

Tačiau 3 × 1,5 mm² nėra vienintelis kabelis, kurio gali prireikti apšvietimui. Jeigu įrengiamas dviejų klavišų jungiklis, perjungikliai, kryžminiai jungikliai, valdomos kelios šviestuvų grupės ar diegiama išmanioji apšvietimo sistema, gali būti reikalingas 4 × 1,5 mm² arba 5 × 1,5 mm² kabelis. Dėl to prieš tinkuojant sienas ar uždarant lubas svarbu žinoti ne tik šviestuvo galią, bet ir jo valdymo schemą.

Naujoje instaliacijoje racionalu numatyti apsauginį PE laidininką iki apšvietimo taško net ir tuo atveju, kai tuo metu montuojamas II apsaugos klasės šviestuvas, kuriam įžeminimas nereikalingas. Ateityje šviestuvas gali būti pakeistas metaliniu I apsaugos klasės įrenginiu.

Gyvenamųjų patalpų kištukinių lizdų grandinėms vienas dažniausių sprendimų yra 3 × 2,5 mm² varinis kabelis ir 16 A automatinis jungiklis.

Tokio kabelio naudojimas leidžia suformuoti universalią buitinę grandinę televizoriui, kompiuteriui, dulkių siurbliui, nedidelės galios buitinei technikai ir kitiems įrenginiams.

Tačiau nereikėtų vertinti vien vienos rozetės galios. Vienoje elektros grandinėje paprastai yra kelios rozetės, todėl skaičiuojama galimos visos grandinės apkrova. 16 A grandinės teorinė momentinė galia prie 230 V yra apie 3,68 kW, tačiau tai nereiškia, kad prie kiekvienos iš šešių tos grandinės rozečių galima vienu metu prijungti po 3 kW galios šildytuvą.

Virtuvėje, techninėje patalpoje, dirbtuvėse ir kitose vietose, kur koncentruojasi didelės galios vartotojai, bendras rozečių grandines verta skaidyti į kelias atskiras linijas.

Virtuvė dažniausiai yra viena labiausiai apkrautų gyvenamojo būsto elektros instaliacijos zonų. Virdulys gali naudoti apie 2–3 kW, kavos aparatas – daugiau nei 1 kW, mikrobangų krosnelė – apie 1–2 kW, skrudintuvas taip pat gali naudoti daugiau nei 1 kW.

Jeigu visi šie įrenginiai prijungiami prie vienos 16 A grandinės, jos apkrovos riba gali būti pasiekta labai greitai.

Todėl projektuojant naują virtuvės instaliaciją dažnai racionalu stalviršio rozečių grupes paskirstyti bent į kelias atskiras grandines, naudojant 3 × 2,5 mm² kabelius ir atskiras apsaugas. Stacionariems didesnės galios vartotojams – indaplovei, orkaitei, kaitlentei ir kai kuriais atvejais šaldytuvui – gali būti įrengiamos atskiros grandinės.

Toks grandinių skaidymas nėra vien galios klausimas. Gedimo atveju išjungus vieną liniją nelieka be elektros visa virtuvė.

Daugeliui buitinių elektrinių orkaičių pakanka atskiros 3 × 2,5 mm² varinės linijos su 16 A apsauga, jeigu gamintojo nurodyta galia neviršija šiai grandinei tinkamos apkrovos.

Pavyzdžiui, 3,5 kW galios orkaitės srovė prie 230 V yra maždaug 15,2 A, todėl toks vartotojas jau beveik visiškai išnaudoja 16 A grandinės galią. Dėl šios priežasties orkaitės nereikėtų jungti į tą pačią grandinę kartu su virduliu, mikrobangų krosnele ir kitais galingais virtuvės prietaisais.

Jeigu orkaitės gamintojo dokumentacijoje nurodyta didesnė prijungimo galia arba kitokia apsauga, kabelis turi būti parenkamas pagal konkretaus prietaiso techninius duomenis.

Kaitlentė yra vienas geriausių pavyzdžių, kodėl negalima sakyti, kad tam tikrai įrangai visada naudojamas vienas konkretus kabelis.

Šiuolaikinės indukcinės kaitlentės dažnai turi maždaug 7–7,5 kW maksimalią galią. Jeigu 7,4 kW kaitlentė būtų jungiama prie vienos 230 V fazės ir galėtų naudoti visą galią, srovė siektų maždaug 32 A. Tokiai grandinei dažnai projektuojama atskira maždaug 32 A linija ir, priklausomai nuo klojimo sąlygų bei trasos ilgio, praktikoje dažnai sutinkamas 3 × 6 mm² varinis kabelis.

Situacija pasikeičia, jeigu kaitlentę galima prijungti prie dviejų arba trijų fazių. Apkrovą paskirsčius tarp fazių, vienos fazės srovė sumažėja, todėl labai dažnai kaitlentėms iš anksto tiesiamas 5 × 2,5 mm² arba pagal projektinius skaičiavimus didesnio skerspjūvio kabelis.

Svarbiausia prieš pasirenkant kabelį patikrinti konkretaus kaitlentės modelio prijungimo schemą. Vienos kaitlentės leidžia 1N~, 2N~ ir 3N~ prijungimą, o kitų modelių galimos schemos gali skirtis.

Todėl teiginys „kaitlentei visada reikia 5 × 2,5 mm²“ arba „kaitlentei visada reikia 3 × 6 mm²“ techniniu požiūriu nėra teisingas. Abu variantai gali būti tinkami skirtingomis aplinkybėmis.

Skalbimo mašinos ir indaplovės galia dažniausiai nėra tokia didelė, kad reikėtų didesnio nei 2,5 mm² kabelio, todėl įprastas sprendimas yra 3 × 2,5 mm² linija su 16 A apsauga.

Vis dėlto projektuojant naują instaliaciją verta numatyti atskiras arba racionaliai suskirstytas šių prietaisų grandines. Abiejuose įrenginiuose naudojami elektriniai vandens šildymo elementai, todėl šildymo metu jų suvartojama galia gali būti gana didelė.

Papildomai turi būti tinkamai parinkta apsauga nuo liekamosios srovės ir įvertintos specialių patalpų, drėgmės bei įrangos gamintojo sąlygos.

Džiovyklių elektros galia priklauso nuo technologijos. Šilumos siurblio principu veikiančios šiuolaikinės džiovyklės paprastai naudoja gerokai mažesnę galią nei senesni kaitinimo elemento principu veikiantys modeliai.

Daugeliu buitinių atvejų naudojama 3 × 2,5 mm² linija ir iki 16 A apsauga, tačiau teisinga praktika yra vadovautis konkretaus modelio vardine galia ir gamintojo prijungimo reikalavimais.

Nedideliam 1,5–3 kW buitiniam vandens šildytuvui dažnai pakanka atskiros 3 × 2,5 mm² linijos.

Tačiau didesnės galios momentiniai vandens šildytuvai yra visiškai kita kategorija. 6, 9, 12, 18 ar net daugiau kilovatų galios momentiniams šildytuvams gali reikėti trifazio maitinimo ir gerokai didesnio skerspjūvio kabelių.

Tokiu atveju kabelio skerspjūvis turi būti skaičiuojamas konkrečiai įrangai, nes kelių kilovatų skirtumas gali reikšmingai pakeisti grandinės srovę.

Elektrinio grindinio šildymo kabelis arba šildymo kilimėlis neturėtų būti vertinamas kaip vienas prietaisas vien todėl, kad patalpoje yra vienas termostatas. Bendra galia apskaičiuojama pagal visų prie termostato prijungtų šildymo elementų galią.

Nedidelėms sistemoms paprastai gali pakakti 3 × 1,5 mm² arba 3 × 2,5 mm² maitinimo linijos, tačiau didesnėms zonoms turi būti atliekamas apkrovos skaičiavimas. Taip pat būtina atsižvelgti į termostato relės maksimalią leistiną srovę. Jeigu šildymo galia ją viršija, apkrova gali būti valdoma per kontaktorių.

Kondicionieriaus arba šilumos siurblio kabelio negalima patikimai pasirinkti vien pagal įrenginio šiluminę galią. Pavyzdžiui, „8 kW šilumos siurblys“ nebūtinai naudoja 8 kW elektros energijos.

Projektuojant reikia vadovautis įrangos elektrine vardine galia, maksimalia darbine srove, paleidimo charakteristikomis ir gamintojo reikalaujama apsauga.

Mažesniems vienfaziams kondicionieriams dažnai sutinkamos 3 × 1,5 mm² arba 3 × 2,5 mm² grandinės, didesniems įrenginiams – 3 × 2,5 mm², 3 × 4 mm² arba trifazės 5 gyslų linijos. Tikslų variantą lemia konkretus įrenginys.

Elektromobilių įkrovimo grandinėms kabelio parinkimas ypač svarbus, nes automobilis gali kelias valandas iš eilės naudoti didelę ir beveik pastovią srovę.

11 kW trifazė įkrovimo stotelė prie 400 V tinklo naudoja maždaug 16 A kiekvienoje fazėje. 22 kW stotelė – maždaug 32 A kiekvienoje fazėje.

Teoriškai nedidelės galios ir trumpos trasos atveju gali pakakti palyginti nedidelio skerspjūvio, tačiau praktiškai elektromobilio linijai dažnai pasirenkama didesnė atsarga dėl ilgalaikės apkrovos, trasos ilgio, kabelio grupavimo ir galimo įkrovimo galios didinimo ateityje.

Taip pat turi būti naudojamos konkrečiai EV įrangai ir jos gamintojo reikalavimams tinkamos apsaugos nuo liekamosios srovės bei nuolatinės liekamosios srovės komponentų.

Maitinant atskirą garažą ar kitą pastatą nereikėtų kabelio rinktis vien pagal tai, kokius prietaisus planuojama naudoti šiandien.

Reikia įvertinti bendrą planuojamą galią, vienfazį arba trifazį maitinimą, kabelio ilgį, klojimą žemėje arba kitose konstrukcijose, apsaugą nuo mechaninio poveikio ir galimą būsimos apkrovos didėjimą.

Tokiose trasose dažnai naudojami 5 × 4 mm², 5 × 6 mm², 5 × 10 mm² arba didesni kabeliai, tačiau nė vienas iš šių dydžių savaime nėra universalus „garažo kabelis“.

Ypač ilgoje trasoje lemiamu kriterijumi gali tapti ne kabelio kaitimas, o įtampos kritimas ir trumpojo jungimo srovė.

Įvadinis kabelis nuo apskaitos ar įvadinės spintos iki pagrindinio objekto skydelio turi būti parenkamas pagal viso objekto elektrinius parametrus.

Pirmiausia vertinama vartotojui suteikta leistinoji naudoti galia ir ją ribojanti apsauga. Trifaziame 400 V tinkle 3 × 16 A įvadas atitinka maždaug 11 kW, 3 × 25 A – apie 17 kW, 3 × 32 A – apie 22 kW, o 3 × 40 A – apie 28 kW teorinę galią esant tolygiai fazių apkrovai.

Tačiau net ir žinant įvadinio automato nominalą kabelio skerspjūvis dar nėra automatiškai nustatomas. Reikia žinoti trasos ilgį, kabelio tipą, medžiagą, klojimo būdą, aplinkos sąlygas, tinklo sistemą ir numatomą apsaugą.

Trumpam 3 × 25 A įvadui tam tikromis sąlygomis vienas kabelis gali būti visiškai pakankamas, o ilgai požeminei trasai arba planuojant galios didinimą racionalu rinktis didesnį skerspjūvį.

Dėl šios priežasties pagrindinio įvado kabelis turėtų būti skaičiuojamas individualiai, o ne perkamas pagal internete rastą universalią lentelę.

Ilgėjant kabeliui didėja jo elektrinė varža. Dėl to dalis įtampos prarandama kabelyje ir vartotoją pasiekia mažesnė įtampa.

Trumpai 5 ar 10 metrų rozečių grandinei 2,5 mm² kabelio įtampos kritimas paprastai nėra pagrindinė problema. Tačiau jeigu tuo pačiu kabeliu norima maitinti pastatą, esantį už 60, 80 ar 100 metrų, situacija visiškai pasikeičia.

IEC 60364 pagrindu parengtose rekomendacijose žemosios įtampos instaliacijoms, tiesiogiai maitinamoms iš viešojo skirstomojo tinklo, nurodomi orientaciniai iki 3 % įtampos kritimo dydžiai apšvietimo ir iki 5 % kitų apkrovų grandinėse.

Todėl ilgoje linijoje kabelio skerspjūvį gali tekti didinti net tada, kai pagal vien tik srovės pralaidumą mažesnio skerspjūvio visiškai pakaktų.

Kaip orientacinį pavyzdį galima laikyti tokią logiką: standartiniam apšvietimui dažniausiai naudojamas 3 × 1,5 mm² varinis kabelis su maždaug 10 A apsauga; bendroms rozetėms – 3 × 2,5 mm² ir 16 A apsauga; skalbimo mašinai, indaplovei ar standartinei orkaitei dažnai projektuojama atskira 3 × 2,5 mm² linija; didesnės galios vienfaziam vartotojui gali būti reikalingas 3 × 4 mm² arba 3 × 6 mm² kabelis; trifazėms kaitlentėms, krosnelėms ir kitai įrangai dažnai naudojami 5 gyslų kabeliai, kurių skerspjūvis nustatomas pagal apkrovą.

Šie dydžiai yra praktiniai orientyrai, o ne universali projektavimo lentelė. Galutiniam sprendimui būtina patikrinti faktines sąlygas.

Viena dažniausių klaidų – kabelį rinktis tik pagal automatinio jungiklio nominalą, neatsižvelgiant į montavimo būdą. Kita klaida – automatinį jungiklį pakeisti didesniu tada, kai senasis dėl perkrovos išsijungia.

Taip pat dažnai neįvertinamas kabelio ilgis. Mažas kabelis gali termiškai atlaikyti numatytą srovę, tačiau ilgoje trasoje sukelti per didelį įtampos kritimą arba pabloginti automatinio atjungimo sąlygas.

Dar viena klaida – visus virtuvės prietaisus prijungti prie vienos rozečių grupės. Nors kiekvienas prietaisas atskirai gali veikti be problemų, kelis galingus prietaisus įjungus vienu metu grandinė perkraunama.

Taip pat nereikėtų projektuoti didelės galios įrenginių pagal „kaimynas taip pasidarė“ principą. Ypač kaitlenčių, šilumos siurblių, pirčių, EV įkrovimo stotelių ir įvadinių linijų sprendimai gali labai skirtis priklausomai nuo konkretaus objekto.

Profesionaliai parenkant elektros kabelį turi būti laikomasi principo, kad numatoma apkrova neturi viršyti apsaugos ir kabelio galimybių, o apsaugos aparatas turi tinkamai apsaugoti laidininką nuo perkrovos bei trumpojo jungimo.

Be to, būtina patikrinti įtampos kritimą, trumpojo jungimo ir automatinio atjungimo sąlygas bei aplinkos ir montavimo poveikį.

Todėl kabelio parinkimas nėra vien pasirinkimas tarp 1,5 mm² ir 2,5 mm². Tai visos elektros grandinės – nuo maitinimo šaltinio ir apsaugos aparato iki kabelio bei galutinio vartotojo – suderinimas.

Nors buitinėje instaliacijoje dažniausiai sutiksime 3 × 1,5 mm² kabelį apšvietimui ir 3 × 2,5 mm² kabelį rozetėms, galingesnių vartotojų atveju vienos universalios lentelės nėra. Kaitlentės, elektrinės orkaitės, šilumos siurblio, pirties krosnelės, elektromobilio įkrovimo stotelės ar viso namo įvadinio kabelio skerspjūvis turi būti nustatomas pagal konkrečią apkrovą ir montavimo sąlygas.

Tinkamai parinktas kabelis turi ne tik atlaikyti numatytą srovę. Jis turi būti suderintas su apsaugos aparatu, užtikrinti priimtiną įtampos kritimą, tinkamas trumpojo jungimo ir automatinio atjungimo sąlygas bei saugiai veikti konkrečiu klojimo būdu.

Būtent todėl kokybiška elektros instaliacija prasideda ne nuo klausimo „kokio storio kabelį pirkti?“, o nuo visos elektros sistemos ir būsimo jos naudojimo įvertinimo.

Pastaba: straipsnyje nurodyti kabelių skerspjūviai ir automatinių jungiklių nominalai yra tipiniai gyvenamųjų objektų praktikos pavyzdžiai, o ne individualaus elektros projekto pakaitalas. Konkretūs sprendiniai turi būti parenkami pagal galiojančius reikalavimus, kabelių gamintojų duomenis, apsaugos aparatų charakteristikas ir faktines objekto sąlygas.