Tabloul din garaj e partea ușoară. Greu e cablul până la el

Cablul are nume în I7

Definițiile din I7 îl numesc fără ocolișuri: „coloană electrică – circuit electric care alimentează unul sau mai multe tablouri de distribuție”. Iar circuitul e „ansamblu de echipamente electrice al unei instalații electrice protejate prin același dispozitiv de protecție”. Cablul spre garaj, cu disjunctorul lui din casă, e deci un circuit ca oricare altul. Nu e însă un circuit terminal, adică unul „destinat să alimenteze direct receptorul (aparat de utilizare) sau prize de curent”. Asta îi schimbă timpul în care trebuie întrerupt un defect.

Pe circuitele finale, timpul e cel din Tabelul 4.1: în TN, la 230 V, 0,4 s. Din 2023, art. 4.1.4.1.3 îl aplică circuitelor finale care nu depășesc 63 A, cu prize, sau 32 A, cu echipamente în racord fix. Pentru coloană e alt articol, 4.1.4.1.4: „În rețeaua TN un timp de întrerupere care nu depășește 5 s este permis pentru circuite de distribuție și pentru circuitele neacoperite de 4.1.4.1.3.” Cinci secunde par mult. Problema nu e timpul, ci dacă disjunctorul declanșează deloc într-un timp cunoscut.

Când e nevoie de un tablou secundar, I7 nu spune; motivele practice (distanța, numărul de circuite, o clădire separată) le-am trecut în articolul despre tablourile în cascadă, împreună cu selectivitatea dintre ele. Spune în schimb ce trebuie să aibă fiecare tablou, la art. 5.3.3.11: „Tablourile de distribuție se prevăd cu dispozitiv de secționare, întrerupere și comandă conform subcap. 5.3.4.” Garajul își are deci generalul lui, chiar dacă plecarea din casă are disjunctor. Omul din garaj nu trebuie să traverseze curtea ca să-l scoată de sub tensiune.

Condiția, pe garajul de 30 m

Art. 4.1.4.1.10 dă condiția pentru rețelele TN: Z_s · I_a ≤ U₀. Z_s e impedanța buclei de defect, care include, după același articol, sursa, conductorul de fază până la punctul de defect și conductorul de protecție înapoi, de la defect la sursă. I_a e „curentul electric, în amperi, care produce funcționarea automată a dispozitivului de protecție în timpul specificat la art.4.1.4.1.3. sau 4.1.4.1.4.”, adică în cele 5 s, pentru coloană. Punctul cel mai greu e capătul ei: un defect între fază și carcasa tabloului din garaj, înainte de diferențiale.

Datele. Cablul e din cupru, cu faza și PE-ul de câte 6 mm². Tabelul 5.11 din I7 dă pentru cupru rezistivitatea la 20 °C, 17,241 · 10⁻⁶ Ω·mm, adică 0,017241 Ω·mm²/m, și inversul coeficientului de temperatură, 234,5 °C. Iau conductorul la 70 °C, temperatura maximă a celui izolat cu PVC; rezistența lui crește de (234,5 + 70) / (234,5 + 20) = 1,196 ori. Un conductor de 30 m are la 20 °C 0,017241 × 30 / 6 = 0,086 Ω, iar la 70 °C 0,103 Ω. Bucla trece prin două, faza și PE-ul, deci cablul pune în buclă 0,206 Ω. Reactanța unui cablu de 6 mm² e mică față de rezistența lui și o neglijez. Adun apoi impedanța rețelei, Z_e, ca modul. Adunarea modulelor dă o buclă cel puțin egală cu cea reală adunată pe componente (egală doar dacă rețeaua e pur rezistivă), deci un curent de defect cel mult egal cu cel real: un rezultat acoperitor.

Rămâne I_a. Pentru un disjunctor, singurul curent pe care îl știu fără curba producătorului e limita de sus a benzii magnetice, din IEC 60898-1: 5 × I_n la curba B, 10 × I_n la C. Acolo declanșarea e instantanee, cu mult sub 5 s. Sub prag, aparatul poate declanșa tot în 5 s, pe partea termică, dar asta se citește doar de pe curba lui reală. Benzile sunt ale disjunctoarelor după IEC 60898-1; la un aparat după alt standard, pragul îl iei din fișa producătorului. Pentru un disjunctor de 32 A:

• C32: I_a = 320 A, deci Z_s ≤ 230 / 320 = 0,719 Ω. Cablul ia 0,206 Ω din ele, iar rețelei îi rămân cel mult 0,51 Ω.
• B32: I_a = 160 A, deci Z_s ≤ 230 / 160 = 1,438 Ω. Rețelei îi rămân cel mult 1,23 Ω.

Am ales 32 A fiindcă cei 6 mm² îi duc pe traseul din exemplu; secțiunea se verifică separat, la curent și la căderea de tensiune. Dacă garajul e la 50 m, cablul ia 0,344 Ω, iar rezervele scad la 0,375 Ω cu C32 și 1,094 Ω cu B32. În calcul n-am pus priza de pământ a garajului, pe care art. 4.1.4.1.8 o recomandă („Se recomandă ca legarea la pământ a conductoarelor de protecție (PE și PEN) să se facă acolo unde acestea intră în clădire sau dependințe”). Ea ar adăuga o cale în paralel cu PE-ul și ar micșora puțin bucla. Fără ea, calculul e acoperitor.

Într-un loc însă calculul nu e acoperitor: rezistivitatea din Tabelul 5.11 dă pentru 6 mm² 0,017241 / 6 = 0,00287 Ω/m, adică 2,87 Ω/km, la 20 °C, dar un conductor real are voie, după standardul conductoarelor, SR EN 60228, să ajungă la 3,08 Ω/km, cu vreo 7 % mai mult. Cu el, rețelei îi rămân la 30 m circa 0,50 Ω cu C32 și 1,22 Ω cu B32, deci cifrele din graficul de mai jos sunt cu vreo 0,015 Ω prea optimiste. Măsurătoarea din garaj prinde oricum rezistența reală a cablului.

Diferența dintre cele două curbe e de vreo 0,7 Ω pe rețea, la aceeași lungime. Iar un C la plecarea spre garaj e tentant, ca să nu sară înaintea disjunctoarelor din garaj. Cu B16 în garaj, nici nu e nevoie de el: un B32 începe să declanșeze magnetic de la 96 A, iar un B16 termină la 80 A, deci benzile rămân separate. Cu un C16 în garaj, banda lui (80–160 A) se suprapune cu a unui B32 (96–160 A). Ca să nu se mai suprapună, îți trebuie la plecare un C32, a cărui bandă începe la 160 A, exact unde se termină cea a lui C16; cele două doar se ating. Iar C32 e exact alegerea care, pe o coloană lungă, poate să nu mai declanșeze magnetic la un defect pe coloană. Aici selectivitatea și protecția la defect trag în direcții opuse. Și în cazul bun, peste 96 A selectivitatea se confirmă doar din tabelele producătorului, cum am arătat la tablourile în cascadă.

Ce măsori la recepție

Z_e nu-l știi din birou. Art. 8.1.1.3.6.1 cere, la verificarea protecției prin întreruperea automată a alimentării, pentru rețelele TN: „impedanța buclei de defect, prin măsurare”. Măsurătoarea cea mai utilă se face direct în tabloul garajului, între fază și PE: ea dă bucla întreagă, rețea plus coloană, exact în punctul cel mai greu.

Numai că măsori la rece. La 20 °C, cablul are în buclă 0,172 Ω, nu 0,206 Ω; diferența de 0,034 Ω apare abia când cablul e cald. Eu o scad din prag. Cu C32 la plecare, măsurătoarea din garaj trebuie să iasă sub 0,685 Ω; cu B32, sub 1,404 Ω. Corecția privește cablurile instalației, nu rețeaua furnizorului. Dacă între contor și tabloul casei e un cablu lung, scad și încălzirea lui, calculată la fel: pe 15 m de 16 mm² cupru e vreo 0,006 Ω, pe 25 m de 16 mm² aluminiu vreo 0,018 Ω (valorile pentru aluminiu sunt din același Tabel 5.11). Partea de rețea de dinaintea contorului o iau așa cum o arată aparatul, știind că nu e o constantă: Z_e se schimbă odată cu rețeaua furnizorului, așa că o măsurătoare chiar la limita pragului nu e o rezervă pe care să mă bazez. Din prag mai scad și precizia aparatului de măsură, din fișa lui. Pragurile sunt pentru cablul la 20 °C. O coloană îngropată, măsurată iarna, e mai rece: la 5 °C, diferența până la 70 °C crește la 0,044 Ω, iar pragurile coboară la 0,675 Ω cu C32 și 1,393 Ω cu B32. Corecția am calculat-o din rezistivitatea din Tabelul 5.11. Cu rezistența maximă din SR EN 60228 iese cu 2–3 miimi de ohm mai mare, iar pragurile coboară la fel de puțin: la 20 °C, 0,682 Ω cu C32 și 1,401 Ω cu B32. Cel mai bine pornești de la rezistența cablului măsurată la încercarea de continuitate, pe care art. 8.1.1.3.6.3 o cere oricum înaintea măsurării buclei.

Dacă măsurătoarea iese peste prag, nu înseamnă că disjunctorul nu declanșează în 5 s. Înseamnă că nu mai pot dovedi asta cu pragul magnetic. Atunci ori citesc pe curba producătorului timpul de declanșare la curentul meu de defect, ori trec la una dintre pârghiile de mai jos.

Pârghiile, și diferențialul pe coloană

Prima pârghie e disjunctorul de la plecare: B în loc de C, sau un curent nominal mai mic, dacă garajul nu are nevoie de 32 A. A doua e secțiunea, dar ea micșorează doar partea de cablu din buclă. Dacă rețeaua singură ia aproape tot pragul, un cablu mai gros nu mai salvează nimic.

A treia e diferențialul pe coloană, iar I7 îl sprijină de două ori, în același articol. Art. 5.3.4.1.2.3, la rețelele TN, după ce spune că în TN-S DDR-urile „pot fi utilizate ca măsură de protecție suplimentară”, adaugă: „În circuitele electrice din locuințe utilizarea DDR-urilor este măsură tehnică principală de protecție (conform HG nr. 1146/2006)”. Apoi: „Dacă pentru un anumit echipament sau pentru anumite părți ale instalației, una sau mai multe dintre condițiile menționate la 4.1.3.1. nu pot fi satisfăcute, acele părți pot fi protejate printr-un dispozitiv de protecție la curent diferențial rezidual.” Și exemplul dat imediat după: „circuitele cu impedanța buclei de defect foarte mare, astfel încât dispozitivul de protecție la scurtcircuit nu acționează”. Cu diferențial, I_a devine curentul lui de funcționare, iar 4.1.4.1.10 precizează că timpii se referă la curenți de defect „semnificativ mai mari decât curentul nominal diferențial rezidual de funcționare al DDR”, de regulă de 5 ori IΔn. La 300 mA, de cinci ori IΔn înseamnă 1,5 A, iar bucla poate ajunge la 230 / 1,5 ≈ 153 Ω. Cifra arată cât se relaxează condiția față de disjunctor. Nu ține locul verificării diferențialului, pe care art. 8.1.1.3.6.1 o cere „prin examinare vizuală și încercare”.

Alineatul despre locuințe nu spune „trebuie”, iar art. 4.1.4.1.11 admite în rețelele TN, pentru protecția la defect, și „dispozitive de protecție la supracurent”. Citesc de aici că disjunctorul de la plecare poate fi măsura principală, cu bucla verificată. E lectura mea: alineatul despre locuințe se poate citi și mai strict, ca obligație de DDR pe orice circuit al locuinței, și atunci coloana îl primește în orice garaj.

Garajul cu beton cere și o măsură suplimentară

Pentru I7, un garaj cu placă de beton e mediu periculos: definiția cere o singură condiție dintr-o listă, iar una dintre ele e „pardoseală cu proprietăți conductoare (de exemplu beton, pământ)”. Textul dă chiar betonul ca exemplu. Iau garajul cu betonul lăsat ca atare; dacă peste el e o pardoseală izolantă, încadrarea se judecă pe pardoseala reală, la fața locului. Iar art. 4.1.3.2: „Măsurile suplimentare însoțesc întotdeauna o măsură tehnică principală și se prevăd în”, între altele, „instalațiile electrice din mediile periculoase și foarte periculoase”. Diferențialele din garaj sunt măsura suplimentară pentru circuitele lor, nu și pentru un defect pe coloană. Acela ridică potențialul întregului PE din garaj fără să treacă prin ele. Lista din 4.1.3.2 începe cu „deconectarea automată la apariția unui curent electric de defect periculos, prin utilizarea dispozitivelor de curent diferențial rezidual DDR” și continuă cu „legătura de echipotențializare de protecție suplimentară”. Pentru diferențial, lista nu dă un prag. Pragul apare la art. 4.1.5.2.2: „Utilizarea DDR având un curent diferențial rezidual nominal care nu depășește 30 mA, este recunoscută ca protecție suplimentară”. Văd trei variante.

Prima se sprijină direct pe text: un singur diferențial de 30 mA, sau un RCBO de 30 mA, pe plecarea din casă. El acoperă și coloana, și tot garajul, iar în garaj rămân doar disjunctoarele. Pierzi selectivitatea între circuitele garajului, fiindcă un defect pe oricare le oprește pe toate, și pui toată scurgerea normală a garajului pe un singur diferențial, cu grija din art. 5.3.4.1.2.1, despre care am scris la împărțirea tabloului pe diferențiale. La un garaj cu câteva circuite, asta aleg.

A doua păstrează diferențialele de 30 mA în garaj, pentru un garaj cu multe circuite. Pe coloană pun atunci unul de tip S, de 300 mA, selectiv cu ele: în fig. 4.2, la care trimite art. 4.1.5.2.8, peste diferențialul general de 30 mA stă unul de tip S, de 300 mA. Bucla o păstrez verificată pentru disjunctor. Că diferențialul ăsta ține loc de măsura suplimentară a coloanei e lectura mea, nu un text din I7, și ține doar cu priza de pământ a garajului legată la bara de PE. Dacă se întrerupe PE-ul coloanei, curentul de defect trece prin priză, iar diferențialul sare la timp dacă e îndeplinită condiția din art. 4.1.4.1.14, scrisă pentru rețeaua TT: R_a · IΔn ≤ 50 V, adică priza și conductorul de protecție împreună de cel mult 50 / 0,3 ≈ 167 Ω. Instalația nu devine TT; folosesc condiția doar ca să judec drumul de defect prin priza garajului, când PE-ul coloanei lipsește. Priza nu înlocuiește PE-ul coloanei: e doar drumul de rezervă din acel defect, care se analizează separat. Fără priză în garaj, singurul drum spre pământ e prin omul care atinge carcasa. Un diferențial de 300 mA poate declanșa și sub 300 mA, dar garantat e abia la 300 mA, iar curentul prin corpul omului poate rămâne sub atât. Nu e echivalentul unuia de 30 mA, pe care 4.1.5.2.2 îl recunoaște ca protecție suplimentară, și nici nu ține locul celor de 30 mA de pe circuitele din garaj: ele rămân protecția suplimentară a circuitelor. Varianta a doua e deci o soluție de proiect, nu o rețetă: o aleg doar cu continuitatea PE-ului coloanei verificată, cu priza garajului măsurată și cu bucla verificată pentru disjunctor. Diferențialul de pe coloană mai are un câștig, pe care l-am arătat în articolul despre bara de PE: o punte uitată între nul și PE în tabloul garajului, pe care diferențialele din garaj nu o văd, el o vede.

A treia nu ține de niciun diferențial: legătura de echipotențializare de protecție suplimentară în garaj. Spre ea trimite și art. 4.1.4.1.7 când întreruperea automată nu se poate face în timpul cerut: „trebuie prevăzută o legătură de echipotențializare de protecție suplimentară”. Are însă condițiile ei. Art. 4.1.5.3.4: „trebuie să includă toate părțile conducătoare simultan accesibile ale echipamentului fix și părțile conductoare străine inclusiv dacă se utilizează armătura metalică a betonului armat”. Iar dacă eficiența ei e incertă, art. 4.1.5.3.5 cere între ele o rezistență R ≤ 50 V / I_a, cu I_a, pentru un disjunctor, „curentul electric de funcționare la 5 s”. Luat acoperitor, ca mai sus, la pragul magnetic de sus: cel mult 50 / 320 ≈ 0,156 Ω cu C32 și 50 / 160 ≈ 0,312 Ω cu B32.

Plecarea doar cu bucla verificată, fără nimic în plus, rămâne numai pentru garajul în care 4.1.3.2 nu cere măsura suplimentară. Lista lui are trei cazuri, nu unul: „instalațiile electrice din mediile periculoase și foarte periculoase”, „anumite condiții de influențe ale condițiilor externe și amplasamente speciale, așa cum sunt menționate în cap.7” și „cazurile în care se utilizează conductoare din aluminiu cu secțiunea mai mică de 16 mm2”. Concret, un garaj de zidărie, fără pardoseală conductoare și fără niciuna dintre celelalte condiții din definițiile mediului periculos și ale celui foarte periculos (de pildă agenți corozivi), cu coloana din cupru sau din aluminiu de cel puțin 16 mm².

Un garaj din lemn intră la subcap. 7.20, iar acolo diferențialul pe coloană nu mai e o alegere. Art. 7.20.21: „Circuitele electrice vor fi prevăzute cu protecție diferențială și conductor de protecție.” Coloana e și ea un circuit. Art. 4.2.2.8, în forma din 2023, face DDR-ul obligatoriu la „construcții din lemn”, art. 7.20.31 cere pe circuitele de lumini și prize diferențial de cel mult 30 mA, iar art. 7.20.34 cere ca branșamentul să fie „prevăzut cu un întreruptor automat cu protecție la curent diferențial rezidual de cel mult 300 mA de tip S”. Textul vorbește de branșament; la un garaj din lemn alimentat din casă, eu aplic regula la plecarea spre garaj, și asta e lectura mea, de verificat în configurația concretă. Diferențialul pe coloană îl cer oricum 7.20.21 și 4.2.2.8; doar tipul S și pragul de 300 mA vin din lectura mea a 7.20.34. Iese chiar varianta a doua: S de 300 mA pe coloană și 30 mA pe circuitele din garaj, cu aceeași condiție a prizei de pământ. Plecarea simplă și a treia variantă, fără diferențial, nu se aplică. Nici prima nu ajunge singură: diferențialul de 30 mA de pe plecare nu e de tip S, cum cere 7.20.34 în lectura mea. Dacă vrei un singur diferențial de 30 mA pentru tot garajul, îl pui în tabloul garajului, după cel de tip S, de 300 mA, de pe plecare.

Pe circuitele din garajul de lemn mai poate intra un aparat. Art. 4.2.2.10 din 2023 face AFDD-ul obligatoriu „pentru toate circuitele de curent alternativ al căror curent nominal nu depășește 32 A” în „construcții cu structura din lemn cu nivel de stabilitate III—V”, iar art. 4.2.2.12 cere ca el să fie „amplasat la originea circuitului pe care îl protejează”, deci în tabloul garajului, pe fiecare circuit. Condiția e nivelul de stabilitate al construcției, pe care îl iei din documentația ei: între III și V, AFDD-ul e obligatoriu. Coloana nu-l cere: prima frază a art. 4.2.2.10 spune unde se folosesc AFDD-urile, „în circuitele finale de curent alternativ”, iar art. 4.1.5.8, la care trimite obligația, le descrie ca dispozitive pentru „circuitele finale ale unei instalații fixe”. Coloana e circuit de distribuție. Asta privește doar cerința de AFDD: restul din 7.20, de la diferențial la tubul metalic, se aplică și coloanei. La trecerea prin peretele de lemn, coloana intră în tub metalic, după art. 7.20.24: „La trecerea prin elementele combustibile, cablurile se protejează în tuburi metalice.” Restul subcapitolului privește și tabloul garajului, de pildă materialul lui (art. 7.20.4), despre care am scris la locul tabloului.

Ordinea mea, la un garaj

La un garaj încep cu două întrebări: din ce e construit și pe ce calcă omul. Lemnul îl duce la 7.20, betonul lăsat ca atare îl face mediu periculos, și în ambele cazuri coloana are nevoie de mai mult decât de disjunctor. Pentru un garaj cu beton și câteva circuite pun un diferențial de 30 mA pe plecare. Pentru unul cu multe circuite pot pune S de 300 mA pe plecare și 30 mA în garaj, dar numai cu condițiile variantei a doua. Pentru unul din lemn, tot a doua variantă, cu aceleași condiții, plus AFDD unde îl cere nivelul de stabilitate. Disjunctorul de la plecare îl iau B, dacă n-am un motiv pentru C. Diferențialul nu scutește de restul: în toate variantele rămân PE-ul coloanei continuu și bucla verificată pentru disjunctor, iar la recepție o măsor în tabloul garajului și o compar cu pragul la rece. Abia după toate astea vine tabloul garajului, cu generalul și diferențialele lui. De-asta e partea ușoară.

Citatele din I7-2011 sunt copiate din textul extras al normativului: definițiile coloanei electrice, ale circuitului, ale circuitului terminal și ale mediului periculos, art. 4.1.3.2, 4.1.4.1.4, 4.1.4.1.7, 4.1.4.1.8, 4.1.4.1.10, 4.1.5.2.2, 4.1.5.3.4, 4.1.5.3.5, 5.3.3.11, 5.3.4.1.2.3, 7.20.21, 7.20.24, 7.20.34 și 8.1.1.3.6.1, iar valorile pentru cupru sunt din Tabelul 5.11; condiția din 4.1.4.1.14 e redată ca formulă, iar 7.20.4, 7.20.31 și 8.1.1.3.6.3 cu vorbele mele. Art. 4.1.4.1.3, 4.1.4.1.11, 4.2.2.8, 4.2.2.10 și 4.2.2.12 sunt redate în forma din Actualizările 2023 (MO nr. 512 din 12 iunie 2023). Benzile magnetice B și C sunt din IEC 60898-1, ca în articolele publicate anterior, iar rezistența maximă a conductorului de 6 mm², din SR EN 60228. Exemplul (garajul la 30 m, 6 mm², 32 A) e ales de mine, ca și corecția măsurătorii la rece. Măsura suplimentară pentru coloana unui garaj cu pardoseală de beton e cerută de art. 4.1.3.2. Sunt lecturile mele, nu text din I7: că în locuințe disjunctorul poate rămâne măsura principală pe coloană, prin 4.1.4.1.11; că un diferențial de tip S, de 300 mA, ține loc de măsura suplimentară, doar cu priza de pământ a garajului legată la bara de PE; și că, la un garaj din lemn alimentat din casă, regula de la branșament din 7.20.34 se aplică la plecarea spre garaj.