WYTYCZNE. POMIARY W ELEKTROENERGETYCE do 1 kv

Transkrypt

1

2 WYTYCZNE POMIARY W ELEKTROENERGETYCE do 1 kv zgodne z: NOWYM PRAWEM BUDOWLANYM, NOWYM PRAWEM ENERGETYCZNYM, ARKUSZAMI NORM PN-IEC 60364, PN-EN ORAZ DYREKTYWAMI UNII EUROPEJSKIEJ Wydanie ósme, poprawione i uzupełnione Stan prawny na dzień 1 maja 2007 r.

3 Zespół autorów pod redakcją Krystyna Kuprasa WYTYCZNE POMIARY W ELEKTROENERGETYCE do 1 kv zgodne z: NOWYM PRAWEM BUDOWLANYM, NOWYM PRAWEM ENERGETYCZNYM, ARKUSZAMI NORM PN-IEC 60364, PN-EN ORAZ DYREKTYWAMI UNII EUROPEJSKIEJ Techniki wykonywania pomiarów Czasokresy kontroli i pomiarów Nowe wzory protokołów z pomiarów Zakres odpowiedzialności prawnej Wytyczne dla właścicieli obiektów Pytania i odpowiedzi do egzaminów Opisy przyrządów pomiarowych Opisy programów komputerowych Interpretacja norm i rozporządzeń Ustawy i rozporządzenia na CD Stan prawny na dzień 1 maja 2007 r. Aktualizacja na płytach CD na dzień 1 maja 2007 r. Bieżąca, bezpłatna aktualizacja w Internecie na stronie:

4 Recenzenci: mgr inż. Lisowski Antoni rzeczoznawca SEP O/Warszawa dr inż. Strzałka Jan rzeczoznawca SEP O/Kraków Autorzy: Boczkowski Andrzej Laskowski Jerzy Pyszniak Teodor Uczciwek Tadeusz Kupras Krystyn Lechowicz Piotr Ślirz Witold Wojnarski Janusz Przy współpracy: Adamczeski Włodzimierz Binder Sławomir Jasiński Grzegorz Kuczyński Andrzej Łacinnik Andrzej Salata Jan Staciwa Klaudiusz Szafarski Grzegorz Szkudniewski Marcin Walulik Jan Wiśniewski Radosław Wójcik Edward Wszelkie prawa zastrzeżone: COSiW SEP Warszawa & KS KRAK Kraków Utwór w całości ani we fragmentach nie może być powielany ani rozpowszechniany za pomocą urządzeń elektronicznych, mechanicznych, kopiujących, nagrywających i innych, w tym również nie może być umieszczany ani rozpowszechniany w postaci cyfrowej zarówno w Internecie, jak i w sieciach lokalnych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich. Wydawca: Centralny Ośrodek Szkolenia i Wydawnictw SEP Warszawa, ul. Świętokrzyska 14 tel. (22) , , fax. (22) oraz "KS KRAK" Kraków, os. Tysiąclecia 85 tel./fax (12) , (12) Druk: UNIDRUK, Kraków, ul. Bronowicka ISBN

5 Noty biograficzne recenzentów MGR INŻ. ANTONI LISOWSKI, ur. 24 kwietnia 1933 r. Absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Wrocławskiej, Specjalność Sieci i Systemy El. ( ). Ukończył studia doktoranckie na Politechnice Wrocławskiej ( ). Wieloletni główny inżynier i dyrektor zakładów energetycznych i wykonawstwa sieci, główny specjalista COSiW SEP, współzałożyciel i Członek Rady Redakcyjnej kwartalnika Automatyka Elektroenergetyczna. Od 1993 r., członek Centralnej Komisji Norm, Przepisów i Jakości przy ZG SEP ( ), członek Centralnej Komisji Szkolnictwa Elektrycznego przy ZG SEP ( ). Autor ponad 40 artykułów w prasie technicznej, 22 referatów na konferencjach, sympozjach i seminariach oraz 6 patentów i 4 wzorów użytkowych, kontraktowy nauczyciel akademicki ( ), zweryfikowany wykładowca SEP i rzeczoznawca SEP. DR INŻ. JAN STRZAŁKA, absolwent Wydziału Elektrotechniki AGH. Od 1967 r. związany zawodowo z AGH w Krakowie, gdzie od 1975 r. zatrudniony jest na stanowisku adiunkta w Katedrze Elektroenergetyki. Rzeczoznawca, główny specjalista i weryfikator SEP w specjalności Instalacje i Urządzenia elektryczne. Posiada uprawnienia do spraw projektowania w zakresie instalacji i urządzeń elektrycznych. Od 1993 r. jest biegłym sądowym w zakresie elektroenergetyki. Wieloletni, aktywny działacz SEP. Od 1994 r. członek Zarządu Głównego SEP. Autor i współautor 4 skryptów akademickich i 3 wydawnictw poradnikowych oraz ponad 100 prac naukowo-badawczych, artykułów i referatów, jak również około 70 opinii, ekspertyz i recenzji. Prowadzi kursy i szkolenia z zakresu instalacji i urządzeń elektrycznych. Od 2002 roku jest Prezesem Oddziału Krakowskiego SEP.

6 7

7 8

8 9

9 10

10 11

11 12

12 13

13 14

14 25. Szczegółowo o pomiarach Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie zasilania w instalacjach z zabezpieczeniami różnicowoprądowymi i przetężeniowymi Ogólne wiadomości Sprawdzenie skuteczności ochrony przed dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie sieci TN polega na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek: Z s * I a U o gdzie: Z s jest impedancją pętli zwarciowej, obejmującej źródło zasilania, przewód fazowy do miejsca zwarcia i przewód ochronny od miejsca zwarcia do źródła zasilania, I a jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie urządzenia zabezpieczającego w wymaganym czasie, U o jest napięciem pomiędzy fazą a ziemią. Dla układów sieci TT warunek ten przedstawia się wzorem: R A * I a U L gdzie: R A jest całkowitą rezystancją uziomu i przewodu ochronnego łączącego części przewodzące dostępne z uziomem, U L jest napięciem dotykowym dopuszczalnym długotrwale. W warunkach środowiskowych normalnych wartość U L wynosi 50 V dla prądu przemiennego i 120 V dla prądu stałego. W warunkach środowiskowych o zwiększonym zagrożeniu wartość U L wynosi 25 V i 12 V dla prądu przemiennego oraz 60V i 30V dla prądu stałego. Następnie dla układów sieci IT warunek ten przedstawia się wzorem: R A * I d U L gdzie: I d jest prądem pojedynczego zwarcia z ziemią przy pomijalnej impedancji pomiędzy przewodem fazowym i częścią przewodzącą dostępną (obudową). Temat układów sieci IT został szerzej opisany w rozdziale "Pomiary instalacji w obiektach opieki medycznej". 481

15 Rys a) Metody pomiaru impedancji pętli zwarciowej z wykorzystaniem napięcia sieci Rys b) Metody pomiaru impedancji pętli zwarciowej z zastosowaniem oddzielnego źródła zasilania Najczęściej stosowaną metodą pomiarów jest metoda techniczna przedstawiona na rys a) polegająca na odczycie różnicy napięć przy włączonym i wyłączonym obciążeniu. Impedancję pętli zwarciowej obliczamy według wzoru: U 1 U 2 ZS = IR gdzie: Z s jest impedancją pętli zwarciowej, U 1 jest zmierzonym napięciem z wyłączoną rezystancją obciążenia, U 2 jest zmierzonym napięciem z włączoną rezystancją obciążenia, I R jest prądem płynącym przez rezystancję obciążenia. 482

16 W celu zapewnienia wystarczającej dokładności pomiaru, rezystancja obciążenia powinna zapewniać przepływ prądu o takiej wartości aby różnica między U 1 i U 2 umożliwiała uzyskanie odpowiedniej dokładności. Dawniej były produkowane mierniki typu MOZ, które posiadały m.in. amperomierz, woltomierz i przycisk załączający przepływ prądu przez rezystor obciążenia. Podstawową wadą jest to, że czas potrzebny do odczytu napięcia U 2 oraz prądu I R jest na tyle długi, że powoduje to wydzielanie się dużej energii cieplnej na rezystorze. Obecnie produkowane mierniki elektroniczne również wykorzystują powyższą metodę pomiarową, lecz zastosowane mikroprocesory wykonują pomiar w bardzo krótkich czasie (10 do 20 ms), dzięki czemu wydzielanie energii cieplnej na rezystorze jest na tyle małe, że umożliwia wykonywanie dużej ilości pomiarów bez przegrzania się miernika (rezystora). Kolejną metodą pomiarów jest metoda przedstawiona na rysunku b), polegająca na użyciu przyrządów posiadających własne źródło prądowe. Impedancję pętli zwarciowej obliczamy według wzoru: U ZS = I gdzie: Z s - jest impedancją pętli zwarciowej, U - jest zmierzonym napięciem w czasie pomiaru, I - jest zmierzonym prądem w czasie pomiaru. Impedancja pętli zwarciowej Z s jest sumą: Z s(l) - impedancji przewodu fazowego, Z s(pe) - impedancji przewodu ochronnego, - impedancji źródła zasilania, Z s(0) Metoda ta może być używana do pomiarów obwodów bez napięciowych np. miedzy L i PE (rys b) oraz w przypadkach gdy napięcie sieci nie jest załączone, lecz jest to obecnie bardzo rzadko stosowane. 483

17 Metody i technika pomiarów pętli zwarciowej W dziedzinie mierników do pomiaru pętli zwarciowej oferta dostępna na rynku jest bardzo różnorodna: od mierników, umożliwiających pomiary jedynie składowej rezystancyjnej pętli (np. serii MZC-200), poprzez przyrządy mierzące impedancję pętli zwarciowej (np. serii MZC-300) oraz wielofunkcyjny miernik MIE-500 oraz MPI-510. Wszystkie wymienione przyrządy cechuje rozdzielczość pomiaru 0,01 Ω. Szczególnym urządzeniem w tym zakresie jest silnoprądowy miernik impedancji pętli zwarciowej MZC-310S, który w trybie wielkoprądowym zapewnia rozdzielczość wyniku 0,1 mω. W każdym przypadku w trakcie pomiaru wykorzystywana jest metoda techniczna, polegająca na pomiarze napięcia bez obciążenia oraz w momencie obciążenia obwodu małą rezystancją (tzw. "sztuczne zwarcie") wg zasady pokazanej na rys a). Od wielkości prądu płynącego przez rezystor zwarciowy zależy dokładność wyniku; w miernikach serii MZC-200 wykorzystany jest rezystor 15 Ω (prąd zwarciowy ok. 15A), w miernikach serii MZC-300, MIE-500 oraz MPI-510 rezystor 10 Ω (prąd ok. 23A); w trybie silnoprądowym pomiaru w mierniku MZC-310S jest to odpowiednio 1,5 Ω i ok. 150 A dla obwodu L-PE oraz ok. 280 A dla obwodu L-L. Czas przepływu prądu jest bardzo krótki, w zależności od typu miernika wynosi 10 albo 20 ms, dlatego też pomiar nie powoduje wyzwolenia zabezpieczenia nadprądowego w badanym obwodzie. Wszystkie przyrządy produkowane przez SONEL S.A. oprócz pomiaru wartości pętli zwarciowej dokonują także wyliczenia wartości spodziewanego prądu zwarciowego I K. Mierniki MZC-300, MZC-303E MZC-310S oraz MPI-510 dodatkowo wyświetlają wartości składowe impedancji pętli - rezystancji i reaktancji. Za pomocą przyrządów MZC-200, MZC-310S oraz MPI-510 możemy wykonywać pomiary pętli zwarciowej w obwodach L-L. Mierniki MZC-303E, MIE-500, MPI-510 oraz MZC-310S umożliwiają ponadto zapamiętywanie wyników pomiarów i przesłanie ich do komputera. Użytkownik może w przystępny sposób wykonywać protokoły z pomiarów bez konieczności dokonywania żmudnych obliczeń. Stosowanie mierników rezystancji pętli zwarciowej może być uzasadnione jedynie w obwodach, gdzie stosunek reaktancji do rezystancji obwodu zwarciowego jest bardzo mały - wówczas można w przybliżeniu przyjąć, że wartość impedancji pętli zwarciowej jest bliska wartości rezystancji. 484

18 Niedopuszczalne jest jednak wykonywanie pomiarów w taki sposób w obwodach, gdzie wartość impedancji pętli jest niewielka, a co za tym idzie reaktancja jest znacząca - na przykład w sieciach rozdzielczych. Poniższe rysunki przedstawiają pomiary impedancji pętli zwarciowej różnych obwodów. L1 L2 L3 N PE KA T. II 6 00V SONEL S.A. Rys Pomiar impedancji pętli zwarciowej w obwodzie roboczym (L-N) L1 L2 L3 N PE KAT. II 600V SONEL S.A. Rys Pomiar impedancji pętli zwarciowej w obwodzie roboczym (L-PE) L1 L2 L3 N PE KAT. II 600V SONEL S.A. Rys Pomiar impedancji pętli zwarciowej w obwodzie roboczym (L-L) 485

19 a) L1 L2 L3 PEN Rr b) KAT. II 600V SONEL S.A. L1 L2 L3 N Rr Ro KAT. II 600V SONEL S.A. Rys Sprawdzanie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej obudowy urządzenia w przypadku: a) sieci TN, b) sieci TT Wykonywanie pomiaru jest bardzo proste i sprowadza się, podobnie jak w miernikach rezystancji pętli zwarciowej do podłączenia urządzenia do badanego obwodu i zainicjowania właściwego pomiaru poprzez naciśnięcie klawisza Start. Mierniki serii MZC-300 umożliwiają, oprócz pomiaru impedancji pętli zwarciowej, wyliczenie spodziewanego prądu zwarciowego oraz składowych impedancji: rezystancji i reaktancji, możliwość użycia przewodów pomiarowych dowolnej długości, automatyczny wybór zakresu pomiarowego. Model MZC-303E umożliwia wykonywanie pomiaru pętli L-PE w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi bez ich wyzwalania oraz pamięć 990 wyników, możliwość transmisji danych do komputera i tworzenia protokołów w sposób automatyczny. Wielofunkcyjne mierniki MIE-500 i MPI-510 w zakresie pomiaru pętli zwarciowej umożliwiają między innymi pomiar impedancji pętli zwarciowej i wyliczenie wartości spodziewanego prądu zwarciowego, wybór napięcia 220 V lub 230 V stosowanego przy wyliczaniu prądu zwarciowego, zapamiętanie wyników pomiarów z możliwością ich transmisji do komputera i wykonywania protokołu w sposób automatyczny za pomocą 486

20 programu komputerowego, możliwość wyboru przewodów pomiarowych długości 1,2 m, 5 m, 10 m i 20 m lub przewodu zakończonego wtyczką sieciową Uni-Schuko lub pięciostykową wtyczką trójfazową z przełącznikiem, umożliwiającą pomiary w gniazdach 16 A i 32 A dla każdej fazy. Oprócz powyższych, miernik MPI-510 posiada możliwość pomiaru impedancji pętli zwarciowej w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi bez ich wyzwalania z dokładnością 0,01 Ω oraz wykonywania pomiarów w zakresie napięć V. Pomiary pętli zwarciowej w sieciach zawierających wyłączniki różnicowoprądowe (RCD). Jednymi z takich mierników jest przyrząd są np. MZC-303E i MPI- 500, które zostały wyposażone w dodatkową funkcję RCD umożliwiającą pomiary pętli zwarciowej bez zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego o prądzie znamionowym nie mniejszym niż 30 ma. Po włączeniu funkcji RCD przyrząd mierzy pętlę zwarciową na zakresie od 0 do 2 kω. Zastosowanie tak dużego zakresu pomiarowego podyktowane jest możliwością występowania znacznych wartości impedancji obwodu L-PE w instalacjach zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi. Wartość rezystancji uziemienia (będącej z reguły największą częścią impedancji obwodu L-PE) musi być w tym przypadku taka, żeby nastąpiło uruchomienie wyłącznika przed pojawieniem się niedopuszczalnego napięcia dotykowego. Przykładowo impedancja obwodu L-PE dla wyłącznika różnicowoprądowego o prądzie znamionowym 30 ma, zastosowanego w instalacji, dla której dopuszczalne napięcie dotykowe równa się 50 V, może wynosić nawet 1,6 kω. W tym przypadku pomiar jest wykonywany z rozdzielczością 1 Ω i błędem ± (3 Ω + 3% mierzonej wartości).zatem w sieciach, w których impedancja pętli zwarcia wynosi ułamki oma lub pojedyncze omy, błąd pomiaru jest porównywalny z mierzoną wartością. Ze względu na wielkość błędu nie należy spodziewać się "dokładnego" (czyli z rozdzielczością dziesiątych lub setnych części oma) wyświetlania wyników pomiarów. W związku z tym może powstać wrażenie, że wyświetlane wartości są takie same przy każdym pomiarze, pomimo że w rzeczywistości mieszczą się po prostu w granicach wyznaczonych dokładnością przyrządu. Jednak wynik pomiaru uzyskany na zakresie 2 kω wystarcza do sprawdzenia bezpieczeństwa badanej instalacji wyposażonej w wyłącznik RCD, pozwala bowiem na wyznaczenie wartości napięcia dotykowego, jakie pojawi się w momencie przepływu różnicowego prądu zwarciowego. 487

21 Pomiary silnoprądowe impedancji pętli zwarciowej Od 2002 roku, jako jeden z nielicznych producentów na świecie, SONEL S.A. posiada w swojej ofercie przyrząd MZC-310S umożliwiający wykonywanie pomiarów pętli zwarciowej prądem ponad 100 A. Pomiary takie są szczególnie istotne, gdy chcemy znać dokładną wartość pętli zwarciowej i spodziewanego prądu zwarciowego w obwodach, gdzie zostały zastosowane zabezpieczenia bardzo dużej wartości, a pętla zwarciowa osiąga wielkości poniżej 0,1 Ω. Do najważniejszych cech przyrządu MZC-310S należą: pomiary bardzo małych impedancji pętli zwarcia prądem rzędu 150 A przy 230 V, maksymalnie 280 A przy 440 V (R zw = 1,5 Ω); dodatkowy pomiar spodziewanego napięcia dotykowego oraz dotykowego napięcia rażeniowego; możliwość pomiaru prądem rzędu 23 A przy 230 V, maksymalnie 42 A przy 440 V (R zw =10 Ω); możliwość pomiaru w obwodach zwarciowych (miedzy poszczególnymi fazami L-L, L-N, L-PE); automatyczne wyliczanie prądu zwarciowego; rozróżnianie napięcia fazowego i międzyfazowego przy obliczeniach prądu zwarciowego. Przyłączając miernik do badanej sieci elektroenergetycznej lub urządzenia należy zwrócić uwagę na właściwy dobór końcówek pomiarowych, gdyż dokładność wykonywanych pomiarów zależy od jakości wykonanych połączeń. Muszą one zapewniać dobry kontakt i umożliwiać niezakłócony przepływ dużego prądu pomiarowego. Niedopuszczalne jest np. zapinanie krokodylka na elementach zaśniedziałych lub zardzewiałych należy je wcześniej oczyścić albo wykorzystać do pomiarów sondę ostrzową. L1 L2 L3 N PE I 1 max280a U 1 U 2 I 2 Rys Silnoprądowy pomiar impedancji w obwodzie roboczym (L-N) metodą czterobiegunową 488

22 L1 L2 L3 N PE I 1 max280a U 1 U 2 I 2 Rys Silnoprądowy pomiar impedancji w obwodzie roboczym (L-PE) metodą czterobiegunową Nowoczesne przyrządy pomiarowe z zaawansowaną elektroniką mogą mierzyć nawet rezystancję pomiędzy przewodami N a PE, mimo że przewodem neutralnym może płynąć duży prąd. Prąd wywołany napięciami fazowymi powoduje na różnych liniowych i nieliniowych obciążeniach spadki napięć o bardzo nieregularnych kształtach (niesinusoidalne). Napięcia te interferują z napięciem pomiarowym, zakłócając pomiar. Jeśli między przewodami neutralnym a ochronnym nie występuje napięcie, wówczas używane jest przemienne napięcie wewnętrzne przyrządu ok. 40 V przy prądzie mniejszym od 15 ma. W przyrządzie EUROTEST zastosowano specjalną (opatentowaną) metodę pomiaru filtrującą sygnał pomiarowy, zapewniając w ten sposób poprawność wyników pomiaru. Ponieważ między przewodami N a PE nie ma napięcia, które można byłoby wykorzystać jako napięcie pomiarowe, przyrząd musi generować własne, wewnętrzne napięcie. Napięcie to może być zarówno stałe, jak i przemienne. Przyrząd EUROTEST wykorzystuje napięcie przemienne, a metoda pomiaru (prądowo-napięciową) jest analogiczna jak przedstawia to rys b). 489

23 Rys Pomiar rezystancji pętli N-PE w systemie TN Przyrząd mierzy rezystancję przewodów neutralnego i ochronnego od transformatora mocy do miejsca pomiaru (pętla jest oznaczona na rys pogrubioną linią). Wynik pomiaru w tym przypadku jest mały (maksimum kilka Ω) i wskazuje, że mamy do czynienia z systemem TN. Rys Pomiar rezystancji pętli N-PE w systemie TT Przyrząd mierzy rezystancję w następującej pętli: przewód neutralny od transformatora mocy do miejsca pomiaru (gniazdo wtyczkowe), przewód ochronny od gniazda do uziomu i ponownie do transformatora poprzez grunt i uziom transformatora (pętla jest zaznaczona pogrubioną linią na rys ). W tym przypadku wynik jest dość duży (kilkadziesiąt Ω) i wskazuje, że mamy do czynienia z systemem TT. Rys Pomiar rezystancji między przewodem neutralnym a przewodem ochronnym w systemie IT 490

24 Jak widać z rysunku , w systemie IT nie ma galwanicznego połączenia między przewodem N a PE. Wynik pomiaru jest bardzo duży (może nawet przekroczyć zakres pomiarowy) i wskazuje na system IT. Uwaga! Duży wynik pomiaru nie zawsze oznacza, że mamy do czynienia z systemem IT (może to być przerwa przewodu ochronnego w systemach TN lub TT) Obliczenia dopuszczalnej impedancji pętli zwarciowej W poprzednim rozdziale opisano różne metody wykonania pomiarów impedancji lub rezystancji pętli zwarciowej faktycznie pomierzonej w badanym obwodzie. Po wykonaniu pomiarów impedancji pętli zwarciowej, ocena sprawdzenia skuteczności samoczynnego wyłączenia będzie poprawna gdy zostanie spełniony następujący warunek: Z sp Z s gdzie: Z sp - jest pomierzoną wartością impedancji pętli, Z s - jest największą dopuszczalną wartością impedancji pętli zwarciowej. Natomiast największą dopuszczalną wartość impedancji pętli zwarciowej obliczamy wg wzoru: Uo Z s = [Ω] Ia gdzie: Z s - jest największą dopuszczalną wartością impedancji pętli zwarciowej [Ω], U o - jest napięciem znamionowym względem ziemi [V], I a - jest prądem powodującym samoczynne zadziałanie zabezpieczenia w określonym czasie odczytanym z charakterystyki czasowo-prądowej [A]. Dla wyłączników różnicowoprądowych jako I a przyjmuje się wartość I n. 491

25 Przy obliczeniach często jest używany współczynnik pomocniczy "k", wyliczany ze wzoru: k = I a / I n gdzie: I n - jest prądem znamionowym danego zabezpieczenia. W Rozporządzenie Ministra Przemysłu z dnia r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać urządzenia elektroenergetyczne w zakresie ochrony przeciwporażeniowej [74] są podane wartości współczynników "k" dla urządzeń samoczynnego odłączania zasilania, które przedstawia tabela W starych instalacjach TN-C zabezpieczonych urządzeniami, których charakterystyka działania nie jest oparta na charakterystykach czasowoprądowych, można wykonywać przeliczenia na podstawie danych w tabeli W tym przypadku w celu wyliczenia prądu powodującego samoczynne wyłączenie I a, korzystamy ze wzoru: I a = k * I n Przy zastosowaniu współczynnika "k", natomiast największą dopuszczalną wartość impedancji pętli zwarciowej obliczamy wg wzoru: Z s = Uo [ Ω] Ia * k Opisy oznaczeń jak wyżej. 492

26 Tabela Wartości współczynników "k" dla urządzeń samoczynnego odłączania [74] Lp Urządzenie samoczynnie odłączające zasilanie Wartość współczynnika k Wartość prądu I n prąd znamionowy [A] Rodzaj Bezpiecznik instalacyjny z wkładką topikową szybką Bezpiecznik instalacyjny z wkładką topikową zwłoczną do 35 2,5 40 do 100 3,0 125 do 200 3,5 do 16 3,5 20 do 25 4,0 32 do 63 4,5 80 do 100 5,0 Bezpiecznik instalacyjny z wkładką do 50 4,5 topikową szybko-zwłoczną 63 do 100 6,0 Bezpiecznik mocy z wkładką Do 25 3,2 topikową szybką 32 do 200 4,0 Do 10 5,0.1. Bezpiecznik mocy z wkładką topikową zwłoczną do 50 5,5 63 do 100 6,0 125 do 250 6,5 400 do 500 7,0 Wyłącznik zgodnie z normą PN/E-06150, wyposażony w wyzwalacze lub przekaźniki bezzwłoczne 1,2 Wyłącznik instalacyjny nadmiarowy zgodnie z normą PN/E do 10 5,2 typ L 16 do 25 4,9 32 do 63 4,5 do 10 12,0 typ U 16 do 25 11,2 32 do 63 10,4 typ K 10,0 typ D 50,0 4 Wyłącznik przeciwporażeniowy różnicowoprądowy 1,2 prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej prąd nastawczy wyzwalacza prąd znamionowy wyłącznika wyzwalający prąd różnicowoprądowy Podane powyżej współczynniki "k" mają zastosowanie w urządzeniach, w których dopuszczono samoczynne odłączenie zasilania w czasie nie przekraczającym 5 sekund z wyjątkiem danych pod lp. 3, które odnoszą się do czasu t 0,1 s. 493

27 Rodzaje wkładek topikowych Wkładki topikowe są najstarszymi urządzeniami zabezpieczającymi instalacje elektroenergetyczne. Zabezpieczanie bezpiecznikami polega na przerwaniu obwodu prądu elektrycznego poprzez stopienie elementu topikowego wkładki topikowej, do czego potrzebna jest pewna ilość energii cieplnej (całka Joule'a I 2 t). W celu dopasowania wkładki topikowej do wymagań obwodu elektrycznego zostały opracowane różne charakterystyki czasowo-prądowe (t-i). Bardzo prosta konstrukcja wkładki topikowej zapewnia jej dużo lepszą niezawodność w porównaniu do wyłączników wyposażonych w różne elementy mechaniczne. Do zalet wkładek topikowych można zaliczyć: - niezawodne wyłączanie od niewielkich prądów przeciążeniowych do znamionowej zdolności wyłączania; - wysoka stabilność charakterystyki czasowo-prądowej; - duża odporność na starzenie; - silne ograniczanie prądu zwarciowego; - niska, mniejsza niż dopuszczają normy strata mocy; - wąski pas tolerancji charakterystyki czasowo-prądowej, ±10% w kierunku osi prądu. Wkładki topikowe można podzielić na dwie podstawowe grupy: - wkładki topikowe szybkie gf (dawne oznaczenia wts), - wkładki topikowe zwłoczne gg, gl (dawne oznaczenia wtz). W katalogach, jak i w normach oraz wymaganiach IEC, stosuje się inne, nowe oznaczenia bezpieczników topikowych. Dokładne oznaczania wkładek topikowych składają się przeważnie z oznaczenia typu dwuliterowego. Dane odnośnie wkładek topikowych zamieszczone są w arkuszach norm: PN-EN "Bezpieczniki topikowe niskonapięciowe" [ ], PN-91/ E "Bezpieczniki topikowe niskonapięciowe. Przykłady typowych bezpieczników znormalizowanych przeznaczonych do obsługi przez osoby upoważnione" [383] oraz arkusze PN-EN "Bezpieczniki topikowe miniaturowe." [ ]. 494

28 Oznaczenia literowe wkładek topikowych są następujące: - pierwsza litera oznaczeń wskazuje na zakres wyłączania: g - wkładki topikowe o pełnozakresowej zdolności włączania, a - wkładki topikowe o niepełnozakresowej zdolności wyłączania. Wkładki o pełnozakresowej zdolności wyłączania są zdolne do wyłączenia wszystkich prądów przetężeniowych aż do znamionowej zdolności wyłączania włącznie. - druga litera dokładnie definiuje charakterystykę czasowo-prądową i oznacza kategorię chronionego urządzenia: B - urządzenia górnicze, D - urządzenia wymagające wkładek topikowych zwłocznych, L, G - urządzenia ogólnego przeznaczenia, kable i przewody, F, N - urządzenia wymagające wkładek topikowych szybkich, M - silniki, R - półprzewodniki (diody, tyrystory), Tr - transformatory. Najczęściej spotykane oznaczenia wkładek topikowych: gf, gn - charakterystyka pełnozakresowa szybka; gd - charakterystyka pełnozakresowa zwłoczna; gg, gl - charakterystyka pełnozakresowa, ochrona kabli i przewodów; gm - charakterystyka pełnozakresowa, ochrona silników; am - charakterystyka niepełnozakresowa, ochrona silników; ar - charakterystyka niepełnozakresowa, ochrona półprzewodników; gb - charakterystyka pełnozakresowa, ochrona urządzeń górniczych; gtr - charakterystyka pełnozakresowa, ochrona transformatorów Charakterystyki czasowo-prądowe wkładek topikowych Obecnie w instalacjach elektroenergetycznych spotykamy wkładki topikowe produkowane przez różnych producentów. Wielu producentów, w swoich katalogach podaje charakterystyki czasowo-prądowe w formie wykresów lub tabel dla poszczególnego zabezpieczenia. Podane charakterystyki czasowo-prądowe, przedstawione przez jednego producenta mogą się różnić od danych innego producenta. Różnice te mogą wynikać z zastosowania różnych technologii zastosowanych materiałów, m.in.: struktury materiału topikowego, rodzaju piasku krzemowego czy gabarytów wkładki topikowej. 495

29 Wykres Charakterystyki czasowo-prądowe dla wkładek topikowych "gg" 496

30 Wykres Odczytywanie prądów powodujących przepalenie się wkładki topikowej Podstawową zasadą obliczenia dopuszczalnej impedancji pętli zwarciowej jest sprawdzenie badanego obwodu wraz z urządzeniem zabezpieczającym czy spełnia odpowiednie wymagania zgodne z normami dla danego typu zabezpieczeń. W takim przypadku nie należy wykonywać obliczeń na podstawie charakterystyk czasowo-prądowych określonych przez producenta lecz zaleca się zastosowanie danych określonych w odpowiednich normach. Dane zapisane w normach, podają górną granicę czasu wyłączenia oraz dolną granicę czasu przedłukowego, natomiast charakterystyki opracowane przez producentów powinny się mieścić w tych zakresach. Charakterystyki opracowane przez producentów mogą być jednak węższe i układać się bliżej dolnej lub górnej obwiedni pasma podanego w normie. Wykres przedstawia charakterystyki czasowo-prądowe dla wkładek topikowych "gg" w zakresie od 4 do 1250 A. Dla każdej wielkości 497

31 zabezpieczenia podana jest charakterystyka dla czasu przedłukowego oraz dla czasu wyłączenia. Charakterystyka t-i dla czasu przedłukowego (wykres , linia "a") ma szczególne zastosowanie przy doborze selektywności zabezpieczeń. Natomiast charakterystyka t-i dla czasu wyłączenia (wykres , linia "b") ma zastosowanie przy doborze zabezpieczeń przed przetężeniem i zwarciem oraz w celu ochrony przed dotykiem pośrednim przez zastosowanie dostatecznie szybkiego wyłączenia prądu. Ochrona przed dotykiem pośrednim przez wyłączenie zasilania jest skuteczna, jeżeli odpowiednio do rodzaju chronionego obiektu prąd zwarciowy zostanie wyłączony w czasie równym lub krótszym od 5 s (dla urządzeń podłączonych na stałe) lub 0,4 s (warunki środowiskowe normalne) lub 0,2 s (warunki środowiskowe stwarzające szczególne zagrożenie) dla Un = 230 V. Wykres przedstawia zasadę odczytywania prądów powodujących przepalenie się wkładki topikowej dla czasów 5 s, 0,4 s, oraz 0,2 s. Używając wcześniej objaśnionego wzoru: k = I a / I n obliczamy współczynnik "k", który (na podstawie wykresu ) dla zabezpieczenia typu "gg" 10 A wynosi: - dla czasu 5,0 s = 4,8; - dla czasu 0,4 s = 7,7; - dla czasu 0,2 s = 9,5. Tabela Granice prądów wyłączenia i współczynniki "k" bezpieczników typu gg, gl, gm (Bi-Wtz) Prąd znamionowy Czas wyłączenia 5 s 0,4 s 0,2 s In (A) Ia (A) k Ia (A) k Ia (A) k 2 9,2 4,6 15 7,5 17 8,5 4 18,5 4,6 30 7,5 36 9, ,7 46 7,7 55 9, ,8 77 7,7 95 9, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 498

32 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 Tabela Maksymalne prądy zadziałania i współczynniki "k" dla wkładek instalacyjnych topikowych (Bi-Wts) z katalogu ETI -POLAM Sp. z o.o. Prąd znamionowy Czas wyłączenia 5 s 0,4 s 0,2 s In (A) Ia (A) k Ia (A) k Ia (A) k 2 5,6 2,7 9,3 4,6 11,3 5, ,0 19,5 4,8 24,4 6, ,0 24,3 5,7 42,5 7, ,8 43,7 4,3 52 5, ,8 72 4,5 87 5, ,0 95 4, , , , , , , , , , , , , ,9 Tabela Maksymalne prądy zadziałania i współczynniki "k" dla wkładek przemysłowych WT/F (szybkich) z katalogu ETI -POLAM Sp. z o.o. Prąd znamionowy Czas wyłączenia 5 s 0,4 s 0,2 s In (A) Ia (A) k Ia (A) k Ia (A) k ,4 85 4, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3 499

33 Charakterystyki czasowo-prądowe wyłączników nadmiarowo-prądowych a) b) Rys Wyłączniki nadmiarowo-prądowe: a) charakterystyka L; b) charakterystyka B, C, D Od ponad 25 lat w Polsce wprowadzono stosowanie wyłączników nadprądowych o konstrukcji płaskiej. Obecnie wszyscy renomowani producenci podzespołów elektrycznych oferują całe systemy aparatów modułowych opartych na standardowych wymiarach aparatów wzorowanych na identycznej konstrukcji obudowy (rys b). Wyłączniki nadmiarowoprądowe przedstawione na rys a) zaczęto produkować ponad 35 lat temu i nadal są produkowane oraz stosowane w instalacjach starszego typu. Wykres Charakterystyka czasowo-prądowa dla wyłączników nadprądowych typu L Porównując charakterystykę czasowo-prądową z wykresu z danymi z tabeli , lp. 3 zauważymy pewne różnice wymaganego czasu wyłączenia dla różnych wielkości znamionowych zabezpieczenia. W związku z tym, że różnice te nie przekraczają 10% wartości w skali prądu I a, dla obliczeń wymaganego czasu wyłączenia można przyjmować współczynnik "k" =

34 Wykres Charakterystyki czasowo-prądowe dla wyłączników nadprądowych typu B, C i D Wyłączniki o tzw. charakterystyce B (zbliżonej do dotychczas stosowanej L) służą do zabezpieczenia przewodów o odbiorników w obwodach oświetlenia, gniazd wtykowych i sterowania. Wyłączniki o charakterystyce C (zastępujące dotychczasowe charakterystyki U i K) przeznaczone są do zabezpieczenia przed skutkami zwarć i przeciążeń instalacji, w których zastosowano urządzenia elektroenergetyczne o prądach rozruchowych o wartości 5 x I n (np. silniki lub transformatory). Natomiast wyłączniki o charakterystyce D mają podobne zastosowanie jak wyłączniki C lecz dla prądów rozruchowych o wartości 10 x I n. Tabela Charakterystyki czasowo-prądowe działania wyłączników typu B, C i D Typ Granice czasu zadziałania Prąd probierczy wyłącznika lub niezadziałania Wynik próby B, C, D I 1 1,13 I n t 1 h (dla I n 63 A) t 2 h (dla I n > 63 A) brak wyłączania B, C, D I 2 1,45 I n t 1 h (dla I n 63 A) t 2 h (dla I n > 63 A) wyłączanie 1 s < t < 60 s (dla I B, C, D I 3 2,55 I n 32 A) n 1 s < t < 120 s (dla I n > 32 A) wyłączanie B 3 I n C I 4 5 I n t 0,1 s brak wyłączania D 10 I n. B 5 I n C I 5 10 I n t < 0,1 s wyłączanie D 1) 20 I n. 1) W normie IEC 898 wartości wynosi 50 I n 501

35 W tabeli przedstawiono charakterystyki czasowo-prądowe działania wyłączników typu B, C i D na podstawie normy PN-EN Wyłączniki do zabezpieczeń przetężeniowych instalacji domowych i podobnych [363]. Wyzwalacz elektromagnetyczny wyłącznika powinien zadziałać w czasie od 0,l s: typ B przy prądzie (3 5) I n, typ C przy prądzie (5 10) I n, typ D przy prądzie (10 20) I n. Wykonując obliczenia wymaganej wartości pętli zwarciowej dla czasów samoczynnego wyłączenia 0,2; 0,4 czy 5 s przyjmujemy następujące współczynniki "k": typ B - k = 5; typ C - k = 10, typ D - k = 20. Można również spotkać się z wyłącznikami innych typów, których zakres zadziałania jest następujący: typ A wynosi od 2 do 3 I n dla czasu 0,1 s, typ Z wynosi od 2 do 3 I n dla czasu 0,2 s, typ E (selektywny) wynosi od 5 do 6,25 I n dla czasu 0,3 s. W przypadku stosowania wyłączników innego typu niż podane powyżej, wykonując obliczenia do pomiarów należy przyjąć dane z charakterystyk producenta Pomiar impedancji pętli zwarciowej obwodów zabezpieczonych wyłącznikami RCD W rozdziale Metody i technika pomiarów pętli zwarciowej przedstawiono zasadę wykonywania pomiarów przyrządami o bardzo małych prądach probierczych. Zastosowanie prądu probierczego mniejszego niż 15 ma umożliwia wykonanie pomiaru pętli zwarciowej obwodów zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi i I n 30 ma nie powodując ich zadziałania. Pomiar impedancji pętli zwarciowej, wykonany tą metodą można wykorzystać w celu sprawdzenia skuteczności ochrony przeciwporażeniowej pod warunkiem sprawdzenia ciągłości przewodów ochronnych. Zgodnie z wytycznymi normy PN-IEC Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Sprawdzenie. Sprawdzanie odbiorcze [39] pomiary ciągłości przewodów ochronnych zaleca się wykonywać z użyciem źródła prądu stałego lub przemiennego o napięciu od 4 V do 24 V w stanie i prądem co najmniej 0,2 A. 502

36 25.2. Pomiary rezystancji izolacji instalacji i urządzeń Ogólne wiadomości Podstawowym badaniem ochrony przed dotykiem bezpośrednim (ochrony podstawowej) jest pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej. Pomiar należy wykonywać, po wyłączeniu zasilania i odłączeniu odbiorników, przyrządem pomiarowym na prąd stały o napięciu podanym w tabeli przy obciążeniu prądem 1 ma. Tabela Wymagane wartości napięć pomiarowych oraz rezystancji izolacji w instalacjach o napięciu do 1 kv Napięcie znamionowe obwodu Napięcie probiercze Rezystancja izolacji V V MΩ napięcia bezpieczne SELV i PELV 250 0,25 do 500 V (z wyjątkiem jw.) 500 0,5 powyżej 500 V ,0 Uwaga: Dane te nie dotyczą kabli ziemnych i sterowniczych. Patrz rozdz Pomiary kabli elektroenergetycznych i sterowniczych do 1 kv Metody i technika pomiarów Pierwszymi przyrządami do pomiarów rezystancji izolacji były mierniki induktorowe, produkowane do dzisiaj w różnych nowszych wersjach, których zasada działania opisana została w rozdziale Od kilkunastu lat na naszym rynku dostępne są elektroniczne przyrządy polskich producentów oraz importowane. Rys Zasada pomiaru rezystancji izolacji w elektronicznych przyrządach pomiarowych 503

37 Rysunek przedstawia ogólną zasadę pomiaru rezystancji izolacji w elektronicznych przyrządach pomiarowych. Rolę generatora prądu stałego U t spełniają elektroniczne przetwornice napięć natomiast pomiary napięć i prądów realizowane są przez odpowiedniej klasy przetworniki analogowo-cyfrowe. Efektem końcowym jest wynik pokazany na wyświetlaczu miernika. 2500V UI S O SONEL S.A. T 1,2,3 R ISO /IL R U U COM MEM Rys Pomiar rezystancji izolacji elementu urządzenia lub instalacji Rysunek przedstawia pomiar rezystancji izolacji dowolnego elementu urządzenia lub instalacji przyrządem MIC-2500 SONEL S.A. Przyrząd mierzy rezystancję izolacji podając na badaną rezystancję R X napięcie pomiarowe U i mierząc przepływający przez nią prąd I. Przy obliczaniu wartości rezystancji izolacji miernik korzysta z technicznej metody pomiaru rezystancji (R X = U / I). Napięcie pomiarowe jest wybierane spośród wartości od 50 do 2500 V (w mierniku MIC-1000 do 1000 V) co 10 V. Prąd wyjściowy przetwornicy ograniczany jest na poziomie 1,2 ma (zgodnie z zaleceniami normy PN-IEC ). Załączenie ograniczenia prądowego sygnalizowane jest ciągłym sygnałem dźwiękowym. Wynik pomiaru jest wówczas prawidłowy, ale na zaciskach pomiarowych występuje napięcie pomiarowe niższe niż wybrane przed pomiarem. Szczególnie często ograniczenie prądu może występować w pierwszej fazie pomiaru wskutek ładowania pojemności badanego obiektu. Napięcie pomiarowe 2,5kV MIC-2500 Właściwe pomiary 1kV Stan ograniczenia prądu MIC-1000 Rezystancja 1M izolacji Rx Rys Rzeczywiste napięcie pomiarowe w funkcji mierzonej rezystancji izolacji R X (dla maksymalnego napięcia pomiarowego) 504

38 Rys Przykład pomiaru rezystancji izolacji między przewodem PE a pozostałymi przewodami przy użyciu przyrządu EUROTEST Pomiary rezystancji izolacji przewodów powinny obejmować wszystkie obwody wewnętrznych linii zasilających oraz obwody odbiorcze. W tym celu zaleca się: - odłączyć wszystkie urządzenia podłączone do gniazd wtyczkowych; - w urządzeniach podłączonych trwale wyłączyć wyłączniki zasilania; - załączyć wyłączniki pośrednie dla gniazd wtyczkowych; - załączyć wyłączniki obwodów oświetleniowych; - odłączyć źródła światła w oprawach oświetleniowych. Ostatnie zalecenie, odłączenia źródeł światła w oprawach oświetleniowych staje się wielokrotnie dość istotnym problemem w celu jego wykonania, zwłaszcza w przypadku opraw jarzeniowych i podobnych zawierających układy elektroniczne. W takim przypadku pomiar rezystancji izolacji przewodów można wykonać przez odłączenie przewodów fazowego L i neutralnego N w tablicy zasilania i wykonanie pomiaru miedzy połączonymi przewodami L i N a przewodem ochronnych PE. Należy jednak pamiętać, że przypadek ten dotyczy instalacji w układzie sieciowym TN-S. W celu dokonania w miarę precyzyjnej oceny stanu rezystancji instalacji zaleca się wykonywanie pomiarów dla wszystkich obwodów, posiadających oddzielne zabezpieczenia jak również pomiędzy wszystkimi przewodami. W obecnej technologii przyrządów elektronicznych, proces wykonania dokładnych pomiarów jest niewspółmiernie szybszy i dużo mniej pracochłonny od pomiarów wykonywanych przyrządami starego typu. 505

39 Gdy w przypadku wykonywaniu pomiarów w tym samym obwodzie między przewodami L1 a PE, pomierzona wartość wyniesie np. 100 MΩ i odpowiednio między L2 a PE wynik będzie 3000 MΩ, to należy przypuszczać, że w instalacji zachodzą niekorzystne warunki izolacji. W związku z powyższym przy wykonywaniu badań rezystancji instalacji zaleca się wykonywanie pomiarów pomiędzy następującymi przewodami: - przewód 2 - żyłowy : L - PEN; - przewód 3 - żyłowy : L - N, L - PE, N - PE; - przewód 4 - żyłowy : L1 - L2, L2 - L3, L3 - L1, L1 - PEN, L2 - PEN, L3 - PEN; - przewód 5 - żyłowy : L1 - L2, L2 - L3, L3 - L1, L1 - PE, L2 - PE, L3 - PE, L1 - N, L2 - N, L3 - N, PE - N. W układach sieciowych TN-S przewód neutralny N nie powinien być połączony z przewodem ochronnym PE oraz innymi obcymi instalacjami przewodzącymi w obiekcie budowlanym. Wykonanie rozłączenia (przerwy) w instalacji dla obwodów fazowych nie stwarza nigdy szczególnego problemu, gdyż do tego celu są przeznaczone urządzenia wyłączające. Natomiast nie we wszystkich instalacjach są stosowane wyłączniki umożliwiające wykonanie przerwy w obwodzie przewodu neutralnego N. Trudno wymagać, aby w każdym mieszkaniu czy pomieszczeniu warsztatowym wykonywać odłączanie przewodu ochronnego. W takich przypadkach można wykonać jeden pomiar w punkcie rozdziału przewodu PEN na PE i N dla całego obiektu. W zależności od wielkości obiektu, długości instalacji obwodów, ilości zainstalowanych urządzeń co związane jest z prądami upływowymi, wynik pomierzonej rezystancji między przewodami PE i N może być znacznie mniejszy od pomiarów pomiędzy przewodami fazowymi, lecz nie może być mniejszy od wymaganej wartości, tj. 0,5 MΩ dla sieci o napięciu 230/400 V. Powyższe zasady obejmują pomiary rezystancji instalacji elektrycznych w obiektach budowlanych oraz instalacji zasilających bezpośrednio urządzenia stacjonarne do punktu przyłączenia w danym urządzeniu. 506

40 Jesienią 2004 r. ukazał się na naszym rynku nowy wielofunkcyjny miernik pomiarowy typ. MPI-500 produkcji SONEL S.A. Wielofunkcyjny miernik MPI-510 umożliwiają pomiary rezystancji izolacji jednym z trzech wybranych napięć 250, 500 lub 1000V. Oprócz zapisu wyników do pamięci istnieje możliwość automatycznego wykonania, bez konieczności każdorazowego wyzwalania, kompletnego pomiaru izolacji dla kabli 3-, 4-, i 5-żyłowych przy użyciu dodatkowego adaptera. Opcja ta bardzo ułatwia i przyspiesza wykonanie badania kabli wielożyłowych. Po zakończeniu wykonania poszczególnych pomiarów następuje automatyczne rozładowanie badanego kabla lub urządzenia. Sterowanie Adapter ARK-5p Rys Automatyczne pomiary kabla wielożyłowego miernikiem MPI-510 z dodatkowym adapterem 507

41 25.3. Pomiary zabezpieczeń różnicowoprądowych RCD Ogólne wiadomości Jednym z najbardziej skutecznych środków ochrony przeciwporażeniowej jest ochrona przy zastosowaniu urządzeń ochronnych różnicowoprądowych (wyłączniki ochronne różnicowoprądowe, wyłączniki współpracujące z przekaźnikami różnicowoprądowymi). Urządzenia ochronne różnicowoprądowe pełnią następujące funkcje: - ochrona przed dotykiem pośrednim przy zastosowaniu wyżej wymienionych urządzeń, jako elementów samoczynnego wyłączenia zasilania; - uzupełnienie ochrony przed dotykiem bezpośrednim przy zastosowaniu wyżej wymienionych urządzeń o znamionowym prądzie różnicowym nie większym niż 30 ma; - ochrona budynku przed pożarami wywołanymi prądami doziemnymi przy zastosowaniu wyżej wymienionych urządzeń o znamionowym prądzie różnicowym nie większym niż 500 ma. Prąd zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego musi zawierać się w granicach 0,5 I n I n, gdzie I n jest znamionowym prądem różnicowym. Urządzenia ochronne różnicowoprądowe można stosować we wszystkich układach sieci z pewnymi wyjątkami dla układu TN-C po stronie obciążenia (za urządzeniem ochronnym różnicowoprądowym). Przykładowe sposoby zainstalowania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych w poszczególnych układach sieci przedstawiono na rysunku nr W przypadku zasilania urządzenia w I klasie ochronności, w układzie sieci TN, znajdującego się poza zasięgiem połączeń wyrównawczych, należy w obwodzie zasilającym zainstalować urządzenie ochronne różnicowoprądowe, a część przewodzącą dostępną zasilanego urządzenia przyłączyć do indywidualnego uziemienia, tworząc w ten sposób po stronie obciążenia układ sieci TT. Rezystancja uziemienia powinna być odpowiednia dla znamionowego prądu różnicowego zainstalowanego urządzenia ochronnego różnicowoprądowego. Cały układ sieci będzie wtedy układem TN-C/TT przedstawionym na rysunku nr b. Przykładowe zastosowanie tego układu sieci przedstawione jest na rysunku , przy zasilaniu z sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia urządzeń elektrycznych na terenie budowy lub rozbiórki. 508

42 FE FE FE FE FE Rys Sposoby zainstalowania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych w poszczególnych układach sieci Oznaczenia: L1; L2; L3; - przewody fazowe prądu przemiennego; N - przewód neutralny; PE - przewód ochronny lub uziemienia ochronnego; PEN - przewód ochronno-neutralny; FE - przewód uziemienia funkcjonalnego; I - urządzenie ochronne różnicowoprądowe; Z - impedancja Rodzaje zabezpieczeń różnicowoprądowych Przy szeregowym zainstalowaniu urządzeń ochronnych różnicowoprądowych, celem zachowania selektywności (wybiórczości) ich działania, urządzenia powinny spełniać jednocześnie warunki: - charakterystyka czasowo-prądowa zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego, zainstalowanego po stronie zasilania, powinna znajdować się powyżej charakterystyki czasowo-prądowej zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego zainstalowanego po stronie obciążenia; - wartość znamionowego prądu różnicowego urządzenia ochronnego różnicowoprądowego zainstalowanego po stronie zasilania powinna być równa co najmniej trzykrotnej wartości znamionowego prądu różnicowego urządzenia ochronnego różnicowoprądowego zainstalowanego po stronie obciążenia. 509

43 Preferowany jest system ochrony grupowej, zapewniający właściwą ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym i pożarami wywołanymi prądami doziemnymi, a jednocześnie gwarantujący niezawodność zasilania elektrycznego. System ten przedstawiony jest na rysunku W skład ochrony grupowej wchodzą co najmniej dwa urządzenia ochronne różnicowoprądowe: po stronie zasilania urządzenie ochronne różnicowoprądowe selektywne (s), po stronie obciążenia (obwody odbiorcze) urządzenie ochronne różnicowoprądowe bezzwłoczne lub krótkozwłoczne. Obwód rozdzielczy t 1s Obwody odbiorcze (działanie bezzwłoczne lub krótkozwłoczne) Rys System ochrony grupowej przy zastosowaniu w obwodach urządzeń ochronnych różnicowoprądowych selektywnych (s) oraz bezzwłocznych lub krótkozwłocznych W zależności od kształtu przebiegu prądu w czasie powodującego zadziałanie, urządzenia ochronne różnicowoprądowe dzielą się na: - urządzenia, których działanie jest zapewnione przy prądach różnicowych przemiennych sinusoidalnych oznaczone symbolem: lub literowo AC; - urządzenia, których działanie jest zapewnione przy prądach różnicowych przemiennych sinusoidalnych i pulsujących stałych oznaczone symbolem: lub literowo A; - urządzenia, których działanie jest zapewnione przy prądach różnicowych przemiennych sinusoidalnych i pulsujących stałych oraz przy prądach wyprostowanych, oznaczone symbolem: lub literowo B. Wahania napięć, przepięcia atmosferyczne lub łączeniowe mogą, przez różne pojemności w sieci, spowodować przepływ prądów upływo- 510

44 wych, które z kolei mogą być przyczyną zadziałania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych. Zjawisko to może wystąpić w odbiornikach z dużymi powierzchniami elementów lub dużą liczbą kondensatorów przeciwzakłóceniowych. Do odbiorników tych można zaliczyć wielkopowierzchniowe elementy grzejne, oprawy świetlówkowe, komputery, układy rentgenowskie itp. Dla uniknięcia błędnych zadziałań należy w wyżej wymienionych przypadkach stosować urządzenia ochronne różnicowoprądowe z podwyższoną wytrzymałością na prąd udarowy, oznaczone symbolami: lub lub, lub krótkozwłoczny. Wyłączniki ochronne różnicowoprądowe muszą być chronione przed skutkami zwarcia. Na tabliczce znamionowej wyłącznika podawana jest jego wytrzymałość zwarciowa oraz maksymalna wartość prądu znamionowego wkładki bezpiecznikowej zabezpieczającej ten wyłącznik. Umieszczony na tabliczce znamionowej symbol oznacza, że wyłącznik wytrzymuje prąd zwarciowy A, o ile jest zabezpieczony wkładką bezpiecznikową 100 A. Natomiast symbol oznacza, że wyłącznik wytrzymuje prąd zwarciowy 6000 A, o ile jest zabezpieczony wkładką bezpiecznikową 63 A. Umieszczony na tabliczce znamionowej symbol oznacza, że wyłącznik ochronny różnicowoprądowy może być stosowany w obniżonych temperaturach do -25 o C, np. na terenach budowy. Przy zastosowaniu wyłączników w takich warunkach należy przyjąć rezystancję uziemienia równą 0,8 wartości wymaganej dla normalnych warunków otoczenia, tj. dla zakresu temperatur od -5 o C do +40 o C. Stosowanie urządzeń ochronnych różnicowoprądowych o znamionowym prądzie różnicowym nie większym niż 30 ma w obwodach zasilających gniazda wtyczkowe na terenach budowy, w gospodarstwach rolniczych i ogrodniczych, łazienkach, basenach pływackich, na kempingach, w pojazdach turystycznych, w przestrzeniach ograniczonych powierzchniami przewodzącymi itp. nakazują arkusze normy PN-IEC z grupy 700. Stosowanie urządzeń ochronnych różnicowoprądowych o znamionowym prądzie różnicowym nie większym niż 30 ma jest szczególnie zalecane w obwodach odbiorczych gniazd wtyczkowych użytkowanych przez osoby niewykwalifikowane lub niepoinstruowane. Oznaczenia wyłączników ochronnych różnicowoprądowych podano w tabeli

45 Tabela Oznaczenia wyłączników ochronnych różnicowoprądowych Typ Oznaczenie Przeznaczenie AC A B G Wyłącznik reaguje tylko na prądy różnicowe przemienne sinusoidalne Wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne sinusoidalne, na prądy pulsujące jednopołówkowe, ze składową stałą do 6 ma. Wyłącznik reaguje na prądy różnicowe przemienne, jednopołówkowe ze składową stałą do 6 ma i na prądy wyprostowane (stałe) Wyłącznik działa z opóźnieniem minimum 10 ms (jeden półokres) i jest odporny na udary 8/20 µs do 3000 A Wyłącznik jest odporny na udary 8/20 µs do 250 A Wyłącznik jest odporny na udary 8/20 µs do 750 A kv S -25 o C F Wyłącznik jest odporny na udary 8/20 µs do 3 ka (do 300 ma) i do 6 ka (300 ma i więcej). Minimalna zwłoka czasowa 10 ms (80 ms przy I n ) Wyłącznik selektywny. Minimalna zwłoka czasowa 40 ms (130 ms przy I n ). Odporny na udary 8/20 µs do 5 ka Wyłącznik odporny na temperatury do 25 o C. Bez oznaczenia do 5 o C. Wyłącznik na inną częstotliwość. W przykładzie na 150 Hz Wyłącznik wytrzymuje prąd zwarciowy A, pod warunkiem zabezpieczenia go bezpiecznikiem topikowym gg 80 A Metody i technika pomiarów Przykładowe schematy dla podstawowych metod sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych przedstawiono na rysunkach ; i

46 Metoda 1. Na rysunku przedstawiony jest schemat układu, w którym regulowana rezystancja włączana jest pomiędzy przewód fazowy od strony odbioru, za urządzeniem ochronnym, a część przewodzącą dostępną. Prąd zwiększany jest przez obniżanie wartości regulowanej rezystancji R p. Prąd I, przy którym urządzenie ochronne różnicowoprądowe zadziała, nie powinien być większy od znamionowego prądu różnicowego I n. Metoda ta może być stosowana dla układów sieci TN-S; TT oraz IT. W układzie IT, podczas przeprowadzania próby, w celu uzyskania zadziałania urządzenia ochronnego różnicowoprądowego, może być potrzebne połączenie określonego punktu sieci bezpośrednio z ziemią. Rys Sprawdzanie działania urządzenia różnicowoprądowego metodą 1 Metoda 2. Na rysunku a) przedstawiony jest schemat układu, w którym regulowana rezystancja włączana jest pomiędzy przewód czynny od strony zasilania urządzenia ochronnego a inny przewód czynny po stronie odbioru. Prąd zwiększany jest przez obniżanie wartości regulowanej rezystancji R p. Prąd I, przy którym urządzenie ochronne różnicowoprądowe zadziała, nie powinien być większy od znamionowego prądu różnicowego I n. Podczas przeprowadzania sprawdzania urządzenia ochronnego powinno być odłączone obciążenie układu. Metoda ta może być stosowana dla układów sieci TN-S; TT oraz IT. 513