Jak dobrać kabel przyłączeniowy do domu jednorodzinnego?

Dobór prawidłowego kabla zasilającego dom jednorodzinny wielu osobom sprawia problem. Nic dziwnego – w internecie trudno znaleźć jednoznaczną odpowiedź, a informacje często są ze sobą sprzeczne lub niepełne.

W tym artykule chciałbym pomóc Ci właściwie dobrać kabel w trzech krokach, a przy okazji spróbuję wytłumaczyć w przystępny sposób, jak dobrać kabel i dlaczego.

Zaznaczam jednak, że będę stosował uproszczenia, bo nawet z nimi wpis jest bardzo długi. Nie jest to artykuł naukowy ani przeznaczony dla zawodowych elektryków. To materiał, który ma za zadanie osobie na co dzień niezwiązanej z elektrycznością pomóc wybrać odpowiedni kabel albo upewnić się, że wykonawca zaproponował właściwy przewód.

Krok 1. Określ, jaka moc przyłącza energetycznego jest Ci potrzebna.

Krok 2. Dobierz minimalny przekrój kabla do Twojej mocy przyłączeniowej.

Krok 3. Sprawdź przekrój kabla pod kątem spadków napięcia – w zależności od długości kabla.

Krok 1 – określ, jaka moc przyłącza energetycznego jest Ci potrzebna.

Pierwszym pytaniem, na które musisz sobie odpowiedzieć, jest kwestia maksymalnej mocy, jakiej możesz potrzebować w jednym momencie. Nie sugeruj się samym projektem budowlanym, bo wartości w nim podane mogą być zbyt niskie.

Pytanie, na które musisz sobie odpowiedzieć, brzmi: gdyby pompa ciepła, pralka, suszarka do ubrań, płyta indukcyjna itp. pracowały jednocześnie, ile prądu pobiorą?

Nie musisz sumować wszystkich sprzętów w domu, chodzi tylko o zdroworozsądkowe oszacowanie, ile mocy w jednym momencie możesz maksymalnie potrzebować.

Możemy sobie wyobrazić sytuację, gdy zimą przygotowujesz się do świąt. Jest duży mróz, dlatego pompa ciepła pracuje na pełnych obrotach i pobiera 6 kW energii elektrycznej. Do tego gotujesz kilka potraw jednocześnie, więc płyta indukcyjna pobiera kolejne 5,5 kW energii (płyta ma większą moc znamionową, ale nie pracuje przecież na 100% na wszystkich polach, bo by się przypaliło). Pracuje też pralka, w której od czasu do czasu włącza się grzałka o mocy 2 kW, włączony jest też piekarnik albo żelazko o mocy 1,5 kW. Dodajmy 1 kW na zapas na oświetlenie, telewizor, może komputer w pokoju dziecka.

Sumarycznie mamy chwilowy pobór prądu o mocy 16 kW i w tym wypadku to minimalna moc, pod jaką powinniśmy przygotować kabel przyłączeniowy. W praktyce warto dodać jeszcze 20% zapasu, co daje nam około 19 kW. Zapas może wydawać się na wyrost, ale pamiętaj, że ewentualna wymiana tego kabla będzie bardzo problematyczna – aby go wymienić, w zależności od tego, którędy przebiega, najczęściej trzeba zniszczyć bruk, dostać się do przelotki pod ziemią i rozkuć część podłogi oraz ścianę do rozdzielni elektrycznej. Z tego powodu warto na tym etapie dopłacić kilka / kilkanaście procent, aby mieć zapas w przyszłości.

Ale to nie koniec, bo to, co już od kilku lat polecam każdemu klientowi, to rozważenie kolejnego zapasu – na ładowarkę samochodu elektrycznego. Na rynku mamy dostępne różne ładowarki do takich samochodów. Najpopularniejszą sensowną mocą do przydomowych ładowarek jest 11 kW. Pracując z pełną mocą, pozwolą w ciągu nocy uzupełnić ponad 500 km zasięgu, co jest w zupełności wystarczające. Zarezerwowanie sobie przynajmniej 11 kW dodatkowej mocy przyłączeniowej pozwoli naładować co noc do pełna dwa samochody, o ile ktoś faktycznie nie pokonuje po 300-400 km dziennie.

Sumarycznie na tym przykładzie otrzymujemy moc 19 kW + 11 kW = 30 kW mocy przyłączeniowej.

O ile nie jesteś przeciwnikiem aut elektrycznych i dopuszczasz możliwość, że w ciągu 10-15 lat będziesz takim jeździć, to warto o taką moc wnioskować od razu – wprawdzie zapłacisz więcej do zakładu energetycznego za wykonanie przyłącza, ale zabezpieczysz się na przyszłość od sytuacji, w której mogłoby zabraknąć dla Ciebie mocy przyłączeniowej. W końcu kabel, którym zakład energetyczny doprowadza zasilanie do naszego przyłącza, też ma swoje ograniczenia. Gdyby sąsiedzi dookoła również chcieli zwiększyć swoje moce przyłączeniowe za kilka lat, to mocy nie wystarczy dla każdego.

Reasumując – w kroku nr 1 nasz wynik to 30 kW.

Krok 2 – dobierz minimalny przekrój kabla do Twojej mocy przyłączeniowej.

WLZ, czyli Wewnętrzna Linia Zasilająca, to kabel, który pociągniesz od skrzynki przyłączeniowej, postawionej przez zakład energetyczny w granicy Twojej działki, do Twojego domu, do rozdzielnicy elektrycznej – czyli do miejsca, gdzie będą bezpieczniki.

Zazwyczaj jest to kabel czterożyłowy – trzy fazy i przewód neutralny. Czasami zakład energetyczny wymaga kabla pięciożyłowego, dlatego przed zamówieniem kabla sprawdź warunki przyłączeniowe. Zazwyczaj stosuje się kabel czterożyłowy, ponieważ piąta żyła to uziemienie, a to najczęściej wykonuje się przy budynku i prowadzi się do niego osobny przewód od rozdzielnicy.

Aby prawidłowo dobrać przekrój kabla, musimy wziąć pod uwagę dwa czynniki: maksymalne obciążenie, jakie przewód może znieść długotrwale bez przegrzania się, oraz spadki napięcia – im dłuższy kabel, tym spadki napięcia są większe, przez co przewód musi być grubszy. Teraz skupimy się na maksymalnym obciążeniu.

W celu sprawdzenia minimalnego przekroju kabla najlepiej posłużyć się poniższą ściągą.

Maksymalne obciążenia na trzech fazach, sumarycznie, wedle normy 60364-5-52:

Kabel miedziany:

4 x 10 – 31 kW
4 x 16 – 42 kW

Kabel aluminiowy:

4 x 16 – 33 kW
4 x 25 – 42 kW
4 x 35 – 53 kW

Skoro nasz maksymalny pobór prądu wynosi 30 kW, to widzimy, że każdy z wymienionych kabli się nada.

Ale maksymalne obciążenie kabla to nie wszystko. Sprawdźmy teraz, jaki będzie spadek napięcia na poszczególnych przewodach.

Krok 3 – sprawdź przekrój kabla pod kątem spadków napięcia – w zależności od długości kabla.

Podczas doboru kabla przyłączeniowego spadek napięcia jest drugim bardzo ważnym czynnikiem. Aby go sprawdzić, wystarczy go przeliczyć według wzoru. Dla ułatwienia poniżej podaję uproszczone wzory.

Cel, jaki chcemy osiągnąć, to spadek napięcia pomiędzy skrzynką z licznikiem a rozdzielnicą elektryczną wewnątrz domu nieprzekraczający 0,5% – tak, jak nakazują normy.

W pierwszej kolejności musisz zmierzyć, jak długi będzie kabel przyłączeniowy. I tak trzeba to zrobić, aby zamówić kabel. Najbezpieczniej zmierzyć to na budowie, a jeśli nie masz jeszcze takiej możliwości, to możesz oszacować długość, korzystając z planu zagospodarowania działki, i dodać kilka metrów zapasu.

Podczas pomiarów pamiętaj, że długość kabla to nie tylko odległość od skrzynki do budynku. Potrzebujesz również około 1,5 m, aby podpiąć kabel w skrzynce i zejść nim pod ziemię, i minimum kolejne 3 metry, aby wyjść z wykopu i doprowadzić kabel do rozdzielnicy elektrycznej, o ile nie jest zlokalizowana gdzieś dalej od przelotki na zewnątrz. Na koniec warto dodać jeszcze 2-3 metry zapasu – lepiej, żeby zostało Ci kilka metrów kabla, niż żeby po rozłożeniu zabrakło 30 cm.

Na potrzeby obliczeń załóżmy, że po zmierzeniu wyszło nam, że długość kabla to 15 metrów.

Czas przeliczyć spadki napięcia z użyciem wzoru. Wzór został uproszczony, aby można było wygodnie dokonać obliczeń ręcznie z użyciem kalkulatora.

Spadek napięcia = [stały współczynnik 200] x [moc w watach, czyli 30 kW to 30 000 W] x [długość kabla w metrach] / całość podzielona przez [mianownik we wzorach poniżej]

Mimo że do domu doprowadzamy trzy fazy, to pamiętajmy, że dom to nie urządzenie trójfazowe i każdej z trzech faz używamy oddzielnie.

Z tego względu liczymy spadek napięcia dla jednej fazy. Po podzieleniu naszych 30 kW na 3 fazy daje nam to wynik 10 kW, czyli 10 000 W. Z tego powodu, składając rozdzielnicę, trzeba starać się każdą z trzech faz obciążać równomiernie.

Pogrubioną czcionką podaję wartości, które musisz podstawić samodzielnie.

Kabel miedziany 10 mm²:

Spadek w % = 200 x 10 000 x 15/29 624 000

Wynik to 1,01%, czyli za dużo.

Kabel miedziany 16 mm²:

Spadek w % = 200 x 10 000 x 15/ 47 398 400

Wynik to 0,63% – za dużo, ale można się zastanowić. Zapotrzebowanie mamy policzone z zapasem (gdy policzymy spadek na poborze prądu 24 kW, czyli po 8000 W na fazę, wychodzi spadek 0,51%), więc pewnie można by to dopuścić, ale przed podjęciem decyzji sprawdźmy, jak obliczenia będą wyglądały w przypadku kabla aluminiowego.

Możemy oczywiście zamontować grubszy kabel miedziany, ale będzie to niepotrzebny wydatek. Zakłady energetyczne cały czas stosują kable aluminiowe – aluminium ma złą opinię tylko ze względu na stare instalacje w mieszkaniach. Cieniutkie kable aluminiowe zbyt łatwo się łamały, dlatego zostały wycofane. Ten problem nie dotyczy grubszych kabli, dlatego kabel przyłączeniowy aluminiowy można stosować bez obaw. Sami w siedzibie naszej firmy 4 Izby mamy położony kabel aluminiowy, a musi on wytrzymywać spore obciążenia, bo na działce mamy elektrownię fotowoltaiczną o mocy 40 kW. Trzeba tylko pamiętać, aby kabla aluminiowego nie łączyć bezpośrednio z miedzią, aby uniknąć korozji.

Kabel aluminiowy 16 mm²:

Spadek w % = 200 x 10 000 x 15/ 27 931 200

Wynik to 1,07% – za dużo

Kabel aluminiowy 25 mm²:

Spadek w % =200 x 10 000 x 15 / 43 642 500

Wynik to 0,68% – jak w przypadku kabla miedzianego 4 x 16 mm² – zdroworozsądkowo można rozważyć ten kabel, ale przed podjęciem decyzji sprawdź w hurtowni różnicę w cenie między przewodem 25 mm² i 35 mm².

Kabel aluminiowy 35 mm²:

Spadek w % = 200 x 10 000 x 15 / 61 099 500

Wynik to 0,49% – bardzo ładny rezultat.

Jak widać, w tym wypadku najlepszym wyborem jest kabel aluminiowy 4 x 35 mm². Cenowo najczęściej kabel aluminiowy 4 x 35 mm² jest o 50% tańszy niż kabel miedziany 4 x 16 mm².

A co w przypadku, gdy mamy do położenia np. 50 metrów kabla i spadek napięcia wychodzi bardzo duży?

Mamy dwa wyjścia:

Po przeliczeniu spadków napięcia omówić z projektantem lub kierownikiem budowy, czy spadek, który uzyskujemy, a który przekracza 0,5%, jest akceptowalny i czy można to tak zostawić. Normy normami, ale czasem potrzebny jest jeszcze zdrowy rozsądek. Oczywiście spadek rzędu 0,6% pewnie można zaakceptować, ale spadki rzędu 2,5% już nie bardzo.
Zastosować grubszy kabel. Tylko tu problem polega na tym, że wciągnięcie do budynku i montaż czegokolwiek powyżej 35 mm² jest bardzo trudne. Rozwiązanie jest proste – najtańszym i najpewniejszym sposobem jest poprowadzenie grubszego aluminiowego kabla od skrzynki energetycznej do złącza kablowego zlokalizowanego gdzieś przy budynku. Czyli dokładamy dodatkową skrzyneczkę, do której wprowadzamy grubszy kabel.

W ten sposób przez kilkadziesiąt metrów prowadzimy kabel, na którym spadki napięcia będą dopuszczalne, ale który jest za gruby, aby wprowadzić go bezpośrednio do budynku. Wprowadzamy go do skrzyneczki, w której łączymy ten przewód z kablem o mniejszym przekroju i ostatnie kilka metrów wprowadzamy do budynku.

Należy tylko policzyć to dwa razy – pierwsze obliczenia dla grubego kabla, drugie dla tego normalnego, i zsumować spadki napięcia, aby upewnić się, że całościowo spadek między licznikiem energii a rozdzielnicą w domu nie przekracza 0,5%

Mam nadzieję, że po przeczytaniu powyższego artykułu będziesz w stanie samodzielnie zweryfikować, czy kabel zasilający, który planujesz zastosować, jest dobrany prawidłowo.