Ocena skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach niskiego napięcia przegląd aktualnych wymagań

Transkrypt

1 Stanisław Czapp Ocena skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach niskiego napięcia przegląd aktualnych wymagań Gdańsk, Plan wykładu 1. Przegląd wymagań wybranych przepisów i norm 2. Sprawdzanie instalacji wg normy PN-HD : próby i pomiary 3. Samoczynne wyłączanie zasilania problemy interpretacyjne obwody z wybranymi przekształtnikami 2

2 Przepisy i normy 1. Ustawa Prawo budowlane z dnia 7 lipca 1994 r. (Dz.U. z 1994, Nr 89, poz. 414 z późn. zm.) Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2015, poz. 1422). 3. PN-EN 61140: wersja angielska. Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym Wspólne aspekty instalacji i urządzeń. 4. PN-HD :2009 wersja polska. Instalacje elektryczne niskiego napięcia Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa Ochrona przed porażeniem elektrycznym. 5. PN-HD :2011 wersja polska. Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych Część 5-51: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego Postanowienia ogólne. 6. PN-HD : wersja angielska. Instalacje elektryczne niskiego napięcia Część 6: Sprawdzanie. 7. PN-HD :2008 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 6: Sprawdzanie. 8. PN-HD S2:2006 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część Sprawdzanie. Sprawdzanie odbiorcze. 9. PN-IEC :2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Sprawdzanie. Sprawdzanie odbiorcze. 10. PN-E-04700:1998/+Az1:2000 wersja polska. Urządzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych. Wytyczne przeprowadzania pomontażowych badań odbiorczych. Przepisy i normy PN-EN : Bezpieczeństwo elektryczne w niskonapięciowych sieciach elektroenergetycznych o napięciach przemiennych do 1000 V i stałych do 1500 V. Urządzenia przeznaczone do sprawdzania, pomiarów lub monitorowania środków ochronnych. 12. PN-EN : wersja angielska. Wyłączniki różnicowoprądowe bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego do użytku domowego i podobnego (RCCB) Część 1: Postanowienia ogólne. 13. PN-EN 62423: wersja angielska. Wyłączniki różnicowoprądowe typu F i typu B z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym i bez wbudowanego zabezpieczenia nadprądowego do użytku domowego i podobnego. 14. PN-EN 50178:2003 wersja polska. Urządzenia elektroniczne do stosowania w instalacjach dużej mocy. 15. PN-EN : wersja angielska. Prądy zwarciowe w sieciach trójfazowych prądu przemiennego Część 0: Obliczanie prądów. 16. N SEP-E-002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w obiektach mieszkalnych. Podstawy planowania. 17. Zarządzenie Ministra Górnictwa i Energetyki z dnia 17 lipca 1987 r. w sprawie szczegółowych zasad eksploatacji sieci elektroenergetycznych (M.P. z dnia 4 września 1987 r., Nr 25, poz. 200) (w): Przepisy Eksploatacji Urządzeń Elektroenergetycznych.

3 Statystyka wypadków porażeń prądem elektrycznym liczba wypadków na 1 milion mieszkańców na rok lata Liczba śmiertelnych wypadków porażeń na 1 milion mieszkańców w Polsce w latach Źródło: Danielski L., Danielski P.: Śmiertelne wypadki porażeń prądem elektrycznym w Polsce w latach // XX Konferencja Naukowo-Techniczna Bezpieczeństwo Elektryczne ELSAF 2015, Szklarska Poręba, Statystyka wypadków porażeń prądem elektrycznym liczba wypadków na 1 milion mieszkańców na rok lata Liczba śmiertelnych wypadków porażeń na 1 milion mieszkańców w Polsce w latach oraz w Niemczech w latach Źródło: Danielski L., Danielski P.: Śmiertelne wypadki porażeń prądem elektrycznym w Polsce w latach // XX Konferencja Naukowo-Techniczna Bezpieczeństwo Elektryczne ELSAF 2015, Szklarska Poręba,

4 Podstawowe zasady PN-EN Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym Wspólne aspekty instalacji i urządzeń Pkt 4. Podstawowa zasada ochrony przed porażeniem elektrycznym Części czynne niebezpieczne nie powinny być dostępne, a części przewodzące dostępne nie powinny być niebezpieczne: - w warunkach normalnych (w braku uszkodzenia), - w przypadku pojedynczego uszkodzenia. Ochrona w warunkach normalnych (ang. normal conditions) jest zapewniona przez zastosowanie ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim). Zakłada się, że urządzenie jest użytkowane zgodnie z przeznaczeniem, a środki ochrony są sprawne. Ochrona w przypadku pojedynczego uszkodzenia (ang. single-fault conditions) jest zapewniona przez zastosowanie ochrony przy uszkodzeniu (ochrony przy dotyku pośrednim, ochrony dodatkowej). 7 single-fault conditions ochrona jest skuteczna, mimo wystąpienia jednego, dość prawdopodobnego uszkodzenia Podstawowe zasady Uważa się, że prawdopodobieństwo jednoczesnego wystąpienia dwóch niezależnych uszkodzeń niebezpiecznych jest bardzo małe. Nie ma bezpieczeństwa stuprocentowego pewne ryzyko akceptuje się. L1 L2 L3 N PE rozważa się zwarcie o pomijalnej impedancji pomiędzy przewodem fazowym (liniowym) a częścią przewodząca dostępną 8 rezystancja odbiornika? I k min I a

5 Podstawowe zasady 9 Źródło: PN-EN : Podstawowe zasady PN-HD :2011 wersja polska. Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych Część 5-51: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego Postanowienia ogólne 10

6 Samoczynne wyłączanie zasilania podstawy 11 Samoczynne wyłączanie zasilania podstawy 12

7 Samoczynne wyłączanie zasilania podstawy 13 Samoczynne wyłączanie zasilania podstawy Układ TN napięcia dotykowe PEN L1 L2 L3 N PE R B Układ TT napięcia dotykowe L1 L2 L3 N PE R B R A 14

8 Samoczynne wyłączanie zasilania podstawy 15 Samoczynne wyłączanie zasilania podstawy 16

9 Prąd wyłączający Dwa zabezpieczenia w obwodzie a prąd wyłączający I a C16 1 I a = 160 A 2 C16 30 ma typ A I a = 60 ma 3 gg25 M I a = 180 A 4 gg25 B25 odb. I a = 125 A 17 Samoczynne wyłączanie zasilania wymagane zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych PN-HD :2010E, Punkty ; ; ; ; W przypadku zastosowania samoczynnego wyłączania zasilania należy wykorzystywać wyłączniki różnicowoprądowe o I n 30 ma. PN-HD :2010P, Punkt Na terenie placu budowy i rozbiórki do ochrony przez samoczynne wyłączanie zasilania w obwodach gniazd wtyczkowych o prądzie znamionowym przekraczającym 32 A należy zastosować wyłączniki różnicowoprądowe o prądzie znamionowym różnicowym I n 500 ma. 18

10 Samoczynne wyłączanie zasilania wymagane zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych PN-HD :2007E, Punkt W gospodarstwach rolniczych i ogrodniczych do ochrony przez samoczynne wyłączanie zasilania należy zastosować wyłączniki różnicowoprądowe o następującym prądzie znamionowym różnicowym: I n 30 ma w obwodach odbiorczych zasilających gniazda wtyczkowe o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 32 A, I n 100 ma w obwodach odbiorczych zasilających gniazda wtyczkowe o prądzie znamionowym przekraczającym 32 A, w pozostałych obwodach I n 300 ma. Jeżeli ważna jest niezawodność zasilania, to zaleca się stosować wyłączniki zwłoczne lub krótkozwłoczne. 19 Samoczynne wyłączanie zasilania wymagane zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych PN-HD :2012E, Punkt , układ TN W pomieszczeniach medycznych grupy 2 samoczynne wyłączanie zasilania za pomocą wyłączników różnicowoprądowych o I n 30 ma należy stosować tylko w obwodach zasilających urządzenia: - sterowania stołami operacyjnymi, - rentgenowskie, - o mocy większej niż 5 kva. Punkt , układ TT W pomieszczeniach medycznych grupy 1 i grupy 2 do samoczynnego wyłączania zasilania należy stosować wyłączniki różnicowoprądowe. Należy również spełnić wymagania podane dla układu TN. PN-HD :2010E, Punkt Obwody w przyczepach kempingowych i pojazdach z przestrzenią mieszkalną, w których zastosowano samoczynne wyłączanie zasilania, należy chronić wyłącznikami różnicowoprądowymi o I n 30 ma. 20

11 Samoczynne wyłączanie zasilania wymagane zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych PN-HD :2009P, Punkt Samoczynne wyłączanie zasilania obiektów tymczasowych powinno następować w złączu instalacji za pomocą wyłączników różnicowoprądowych o I n 300 ma. Powinny to być wyłączniki zwłoczne. PN-HD S1:2011E, Punkt Obwody ogrzewania podłogowego i sufitowego, w których zastosowano samoczynne wyłączanie zasilania, należy chronić wyłącznikami różnicowoprądowymi o I n 30 ma. 21 Częstość sprawdzania instalacji Przy ustalaniu częstości sprawdzania instalacji elektrycznych należy brać pod uwagę rodzaj instalacji, sposób użytkowania i narażenia środowiskowe. Proponowane w normie PN-HD : okresy pomiędzy sprawdzeniami są następujące: 10 lat dla budownictwa mieszkaniowego, ale zaleca się wykonać pomiary przy każdej zmianie użytkownika lokalu, 4 lata poza budownictwem mieszkaniowym, gdy nie występują szczególne warunki środowiskowe, krótsze niż 4 lata (brak konkretnej wartości) w niżej podanych przypadkach: - obiekty o zwiększonym zagrożeniu porażeniem, pożarem, wybuchem, - miejsca, w których znajdują się instalacje niskiego i wysokiego napięcia, - obiekty gromadzące publiczność, - tereny budowy, - instalacje bezpieczeństwa (np. oświetlenie awaryjne). Można też wprowadzić system monitoringu, który pozwoli na ciągły nadzór instalacji. Postanowienia normy należy traktować wymagania Ustawy Prawo budowlane. jedynie jako zalecenia. Wiążące są 22

12 Częstość sprawdzania instalacji Zgodnie z Ustawą Prawo budowlane kontrola instalacji elektrycznych, w zależności od narażeń środowiskowych, powinna być przeprowadzana: nie rzadziej niż co 5 lat, nie rzadziej niż co 1 rok, w szczególnych przypadkach dwa razy w roku. Stanowi o tym zapis art Prawa budowlanego: Obiekty budowlane powinny być w czasie ich użytkowania poddawane przez właściciela lub zarządcę kontroli: 1) okresowej, co najmniej raz w roku, polegającej na sprawdzeniu stanu technicznego: elementów budynku, budowli i instalacji narażonych na szkodliwe wpływy atmosferyczne i niszczące działania czynników występujących podczas użytkowania obiektu, ( ) 2) okresowej kontroli, co najmniej raz na 5 lat, polegającej na sprawdzeniu stanu technicznego i przydatności do użytkowania obiektu budowlanego, estetyki obiektu budowlanego oraz jego otoczenia; kontrolą tą powinno być objęte również badanie instalacji elektrycznej i piorunochronnej w zakresie stanu sprawności połączeń, osprzętu, zabezpieczeń i środków ochrony od porażeń, oporności izolacji przewodów oraz uziemień instalacji i aparatów, 3) okresowej w zakresie, o którym mowa w pkt 1, co najmniej dwa razy w roku, w terminach do 31 maja oraz do 30 listopada, w przypadku budynków o powierzchni zabudowy przekraczającej 2000 m 2 oraz innych obiektów budowlanych o powierzchni dachu przekraczającej 1000 m 2, ( ) 23 Częstość sprawdzania instalacji 62.1a. W trakcie kontroli, o której mowa w ust. 1, należy dokonać sprawdzenia wykonania zaleceń z poprzedniej kontroli. ( ) 5. Kontrole stanu technicznego instalacji elektrycznych, piorunochronnych i gazowych, o których mowa w ust. 1 pkt 1 lit. c i pkt 2, mogą przeprowadzać osoby posiadające kwalifikacje wymagane przy wykonywaniu dozoru nad eksploatacją urządzeń, instalacji oraz sieci energetycznych i gazowych. 24

13 Zakres sprawdzania instalacji Zgodnie z aktualną normą PN-HD : wyróżnia się następujące pojęcia związane z kontrolą stanu instalacji: sprawdzanie wszystkie czynności, za pomocą których kontroluje się zgodność instalacji elektrycznej z odpowiednimi wymaganiami normy HD Sprawdzanie obejmuje oględziny, próby i protokołowanie; oględziny kontrola instalacji elektrycznej za pomocą wszelkich zmysłów (wzrok, słuch, powonienie, dotyk). Przy oględzinach nie wykorzystuje się próbników i mierników; próba użycie w instalacji elektrycznej środków (próbników, mierników), za pomocą których można zweryfikować stan instalacji w celu określenia stanów i wartości niewykrywalnych za pomocą oględzin; protokołowanie zapisywanie wyników oględzin i prób; konserwacja powiązanie wszystkich technicznych i administracyjnych czynności, łącznie z czynnościami nadzoru, mających na celu utrzymanie instalacji w stanie, w którym spełnia ona wymagane funkcje lub przywrócenie jej do tego stanu. 25 Zakres sprawdzania instalacji W ramach prób i pomiarów należy: sprawdzić ciągłość przewodów, zmierzyć rezystancję izolacji instalacji elektrycznej, sprawdzić ochronę za pomocą SELV, PELV lub separacji elektrycznej, zmierzyć rezystancję/impedancję podłóg i ścian, sprawdzić biegunowość, sprawdzić samoczynne wyłączanie zasilania, sprawdzić ochronę uzupełniającą, sprawdzić kolejność faz, wykonać próby funkcjonalne i operacyjne, sprawdzić spadek napięcia. Powyższe czynności zaleca się wykonać w podanej kolejności, a jeżeli wynik którejkolwiek próby jest niezadowalający, to próbę tę i próbę poprzedzającą (jeżeli wykryte uszkodzenie może mieć wpływ na jej wynik) należy powtórzyć po usunięciu uszkodzenia. 26

14 Próba ciągłości przewodów Próba ciągłości przewodów powinna być wykonana w odniesieniu do: przewodów czynnych jeżeli obwód odbiorczy jest pierścieniowy, części przewodzących dostępnych, przewodów ochronnych przy kontroli połączeń wyrównawczych głównych i połączeń wyrównawczych miejscowych, a także wtedy, gdy rezygnuje się z pomiaru impedancji pętli zwarciowej lub pomiaru rezystancji uziemienia, co dopuszcza norma. Napięcie pomiarowe może być stałe lub przemienne o wartości od 4 V do 24 V w stanie bezobciążeniowym, a prąd pomiarowy nie powinien być mniejszy niż 0,2 A. 27 Próba ciągłości przewodów Zgodnie z przepisami (Rozp.), nie ma obowiązku obejmowania połączeniami wyrównawczymi metalowej armatury sanitarnej w obiektach wyposażonych w instalację wodociągową, ogrzewczą wodną, kanalizacyjną itp. wykonaną przewodami niemetalowymi. Połączeniami wyrównawczymi należy obejmować: instalację wodociągową wykonaną z przewodów metalowych, metalowe elementy instalacji kanalizacyjnej, instalację ogrzewczą wodną wykonaną z przewodów metalowych, metalowe elementy instalacji gazowej, metalowe elementy szybów i maszynownię dźwigów, metalowe elementy przewodów i wkładów kominowych, metalowe elementy przewodów i urządzeń do wentylacji i klimatyzacji, metalowe elementy obudowy urządzeń instalacji telekomunikacyjnej. 28

15 Pomiar rezystancji izolacji MRI Rezystancję izolacji należy zmierzyć między: - przewodami czynnymi, - przewodami czynnymi a uziemionym przewodem ochronnym (podczas tego pomiaru wszystkie przewody czynne mogą być zwarte ze sobą). Wymagania są zbliżone do tych zawartych w normie z roku 2000 (PN-IEC :2000). Pomiar powinien być wykonywany pomiędzy poszczególnymi parami przewodów czynnych oraz między przewodami czynnymi a ziemią, czyli przewodem PEN lub PE. 29 Pomiar rezystancji izolacji Czy pomiar rezystancji izolacji pomiędzy każdą parą żył przewodu ma sens? a) b) L L R L-PE R L-N R L-N + E - MRI N R L-PE N R N-PE R N-PE PE PE Cząstkowe rezystancje izolacji w trójprzewodowym jednofazowym obwodzie instalacji przy pomiarze L-PE: a) rezystancje pomiędzy poszczególnymi żyłami, b) schemat zastępczy R wl PE = R R L PE L PE ( R + R L N L N + R + R N PE ) N PE 30

16 Pomiar rezystancji izolacji Najmniejsze dopuszczalne wartości rezystancji izolacji przewodów instalacji niskiego napięcia Napięcie znamionowe instalacji V Napięcie pomiarowe V Rezystancja izolacji MΩ : : : Obwody SELV lub PELV 250 0,25 0,5 0,5 Nie większe niż 500 V, w tym FELV 500 0,5 1,0 1,0 Większe niż 500 V ,0 1,0 1,0 W przypadku obwodów FELV napięcie pomiarowe powinno być takie samo, jak dla strony pierwotnej źródła zasilania. 31 Sprawdzanie ochrony za pomocą SELV, PELV lub separacji elektrycznej W przypadku obwodów SELV należy wykonać pomiar rezystancji izolacji pomiędzy: częściami czynnymi obwodu SELV a częściami czynnymi innych obwodów, częściami czynnymi obwodu SELV a ziemią. W przypadku obwodów PELV wykonuje się pomiar tylko między częściami czynnymi obwodu PELV a częściami czynnymi innych obwodów. W obwodach, w których zastosowano separację elektryczną i występuje tylko jeden odbiornik, wystarczający jest pomiar rezystancji izolacji pomiędzy: częściami czynnymi obwodu separowanego a częściami czynnymi innych obwodów, częściami czynnymi obwodu separowanego a ziemią. W praktyce napięcie pomiarowe powinno wynosić 500 V, a najmniejsza dopuszczalna rezystancji izolacji wynosi 1,0 MΩ. W obwodach separowanych z więcej niż jednym odbiornikiem, należy dodatkowo sprawdzić (pomiarowo lub obliczeniowo), czy w razie dwumiejscowego zwarcia, za pośrednictwem nieuziemionych przewodów wyrównawczych, nastąpi samoczynne wyłączenie zasilania w określonym czasie. Wymagania odnośnie do czasu wyłączania są takie jak dla układu TN. 32

17 Pomiar rezystancji podłóg i ścian W instalacjach o napięciu przemiennym w praktyce stosuje się metodę woltomierzową lub metodę techniczną. Rezystancja/impedancja podłóg i ścian nie powinna być mniejsza niż: 50 kω jeżeli napięcia znamionowe instalacji nie przekracza 500 V, 100 kω jeżeli napięcie znamionowe instalacji przekracza 500 V. a) nn R st U 1 = Rv 1 U 2 b) V W R v N 3 4 Sposób pomiaru rezystancji stanowiska metodą woltomierzową, a) układ pomiarowy, b) budowa elektrody pomiarowej: 1 zacisk przyłączeniowy, 2 płyta z drewna lub tworzywa sztucznego, 3 płyta metalowa, 4 guma przewodząca, a w jej braku wilgotna tkanina lub papier 33 Sprawdzanie biegunowości Próba biegunowości ma na celu sprawdzenie, czy łączniki jednobiegunowe nie są zainstalowane w przewodzie neutralnym obwodów, czego się nie dopuszcza. W sieciach z uziemionym przewodem neutralnym, zewnętrzny styk (gwint) oprawki lampy powinien być przyłączony do przewodu neutralnego. Przewód neutralny może być rozłączany, ale należy to zrealizować w taki sposób, żeby styki bieguna neutralnego łącznika otwierały się nie wcześniej niż w styki w biegunach fazowych, natomiast załączanie bieguna neutralnego powinno następować nie później niż biegunów fazowych. Zadziałanie jednobiegunowego łącznika w przewodzie neutralnym obwodu trójfazowego może doprowadzić do znacznej asymetrii napięć fazowych w instalacji i spowodować uszkodzenie odbiorników. Należy sprawdzić poprawność przyłączenia przewodów do gniazd wtyczkowych i podobnych urządzeń. 34

18 Samoczynne wyłączanie zasilania 35 Samoczynne wyłączanie zasilania Układ IT a) b) L1 L2 L3 L1 L2 L3 N PE PE UKSI R A UKSI R A Przepływ prądu zwarciowego przy podwójnym zwarciu w trójfazowym układzie IT z uziemieniem zbiorowym: a) układ bez przewodu neutralnego, b) układ z przewodem neutralnym 36

19 Samoczynne wyłączanie zasilania Układ sieci TN TT Warunek skuteczności U o ZsTN Ia U o ZsTT I a U L RA Ia 3 U 2 I Urządzenie wyłączające nadprądowe lub różnicowoprądowe nadprądowe różnicowoprądowe Uwagi IT o Z bez przewodu N sit a przy dwumiejscowym zwarciu nadprądowe IT U z przewodem N o Z sit ' z ziemią 2 Ia Ia prąd wyłączający zabezpieczenia, w A, Uo znamionowe napięcie sieci względem ziemi (w układzie IT napięcie między fazą i punktem neutralnym), w V, RA rezystancja uziemienia przewodu ochronnego, w Ω, ZsTN impedancja pętli zwarciowej w układzie TN obejmująca przewód skrajny i przewód ochronny, w Ω, ZsTT impedancja (rezystancja) pętli zwarciowej w układzie TT obejmująca uziemienie przewodu ochronnego odbiornika (odbiorników) i uziemienie w stacji zasilającej, w Ω, ZsIT impedancja pętli zwarciowej od źródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika obejmująca przewód skrajny i przewód ochronny, w Ω, Z sit impedancja pętli zwarciowej od źródła zasilania do rozpatrywanego odbiornika obejmująca przewód neutralny i przewód ochronny, w Ω, 37 Samoczynne wyłączanie zasilania Wyłączniki nadprądowe instalacyjne Bezpieczniki t [s] 10 4 t [s] ,4 1 0,2 B C D 0, I 5 s I 0,4 s I 0,2 s I ,45 1,13 x I n I a dla wyłącznika D I a dla wyłącznika C I a dla wyłącznika B 38

20 Samoczynne wyłączanie zasilania Prąd wyłączający wyłączników różnicowoprądowych w zależności od wymaganego czasu wyłączania zasilania Czas wyłączania s Prąd wyłączający I a wyłączników różnicowoprądowych bezzwłocznych selektywnych i krótkozwłocznych AC A B AC A B 0,04 5I n 7I n lub 0,35 A 10I n ,07 5I n 7I n lub 0,35 A 10I n ,1 5I n 7I n lub 0,35 A 10I n ,2 2I n 4I n 4I n 2I n 2,8I n 4I n 0,3 I n 2I n 2I n 2I n 2,8I n 4I n 0,4 I n 2I n 2I n 2I n 2,8I n 4I n 0,8 I n 2I n 2I n I n 1,4I n 2I n 1 I n 2I n 2I n I n 1,4I n 2I n 5 I n 2I n 2I n I n 1,4I n 2I n 39 Samoczynne wyłączanie zasilania R L1 L2 L3 N PE Odb. 1 I k = 230 A I k < I a!!! 15/0,42 kv/kv gg50 I a = 246 A (t 5 s) L1 L2 GSW L3 PEN U T Odb. 2 40

21 Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar impedancji pętli zwarciowej Uwzględnienie zwiększenia się rezystancji przewodów pod wpływem wzrostu temperatury Załącznik D - informacyjny! Zapis PN-HD :2008 (analogiczny w wersji ) 41 Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar impedancji pętli zwarciowej Nie ma praktycznego znaczenia w przypadku zastosowania wyłączników różnicowoprądowych jako urządzeń wyłączających. Przy przepływie dużego prądu zwarciowego i założeniu nagrzewania adiabatycznego, przewody osiągają następujący przyrost temperatury: υ = ( τ dz τ dd 2 I t ) ( k s) 2 1 dla kabli YAKY: τ dz = 160 ºC, τ dd = 70 ºC, k = 76 A/mm 2 dla przewodów YDY (YLY): τ dz = 160 ºC, τ dd = 70 ºC, k = 115 A/mm 2 YAKY 4x120 YLY 5x25 B16 YDY 3x2,5 gg20 YDY 3x2,5 I k 42 I k

22 Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar impedancji pętli zwarciowej 43 Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar impedancji pętli zwarciowej Przewód/kabel Przyrost temperatury [K] Zabezpieczenie B16 Przyrost temperatury [K] Zabezpieczenie gg20 (I 2 t = 2500 A 2 s) I k = 1 ka I k = 2 ka I k = 1 ka I k = 2 ka YDY 3x2,5 3,5 6,8 2,7 2,7 YLY 5x25 YAKY 4x120 0,035 0,068 0,027 0,027 0,0035 0,0068 0,0027 0, Wystarczy uwzględnić wzrost rezystancji o (20-25)% w obwodzie, na którego końcu wykonuje się pomiar

23 Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar rezystancji uziemienia Schematy pomiarowe wg PN-HD : Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar rezystancji uziemienia Budowa uziomu badanego Rx Najmniejsze dopuszczalne odległości uziomu badanego Rx i uziomów pomocniczych Sp i Sn względem siebie m położenie w jednej linii położenie w wierzchołkach Sn Uziom pojedynczy pionowy o L 3 m R x Sn Sp R x 40 Sp Sn Uziom pionowy 6L 20 o L 3 m Sn Sp R x 6L 20 R Sp x 6L+20 Uziom poziomy o L 3 m L R x L 4L 4L Sn Sn Sp Sp R x L 6L Sn 20 Sp 4L+20 P P Układ uziomowy 5P 40 5P Sn Sn Sp R x 5P 40 R x Sp 46

24 Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar rezystancji uziemienia czas trwania czoła udaru 4 µs Z instrukcji miernika: Dla uniknięcia wpływu sprzężeń elektromagnetycznych na uzyskane wyniki, sondy muszą być rozmieszczone pod kątem zawartym w granicach o jak na rys. Przewody od obu sond do miernika powinny być prowadzone w odległości od siebie nie mniejszej niż 5 m i być całkowicie rozwinięte. 47 Sprzężenia!!! Samoczynne wyłączanie zasilania pomiar rezystancji uziemienia Metoda cęgowa bez rozłączania zacisków kontrolnych i bez rozmieszczania sond pomiarowych L1 L2 L3 PEN 0,4 kv 15 kv PEN R T R 3 MU R x R 2 R 1 48

25 Badania wyłączników różnicowoprądowych Należy sprawdzić, czy obwody gniazd wtyczkowych ogólnego przeznaczenia o prądzie znamionowym nieprzekraczającym 20 A, które są użytkowane przez laików (np. pracownicy biurowi) oraz obwody urządzeń przenośnych o znamionowym prądzie nieprzekraczającym 32 A użytkowane na zewnątrz pomieszczeń są chronione za pomocą wyłączników różnicowoprądowych wysokoczułych (I n 30 ma). Pomiar czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego jest wymagany tylko następujących sytuacjach: w nowej instalacji zastosowano wyłączniki różnicowoprądowe z odzysku, wcześniej zainstalowane wyłączniki różnicowoprądowe mają chronić obwody, które właśnie rozbudowano lub przebudowano. Pomiary te przeprowadza się tylko przy sprawdzaniu odbiorczym, nie są wymagane przy sprawdzaniu okresowym. 49 Badania wyłączników różnicowoprądowych L1 L2 L3 N PE PE L N I p I u I p +I u I > ma L1 L2 L3 N PE I > I u MZR Pomiar rzeczywistego prądu różnicowego zadziałania Pomiar pomiędzy zaciskami Wartość prądu, przy której zadziałał wyłącznik ma Średnia z trzech pomiarów ma przed odłączeniem instalacji odbiorczej L1-PE 21,0 20,7 20,7 20,8 L2-PE 23,7 23,7 24,0 23,8 L3-PE 15,6 16,2 16,2 16,0 po odłączeniu instalacji odbiorczej L1-PE 21,3 21,3 21,3 21,3 L2-PE 21,0 21,0 21,0 21,0 L3-PE 20,7 20,7 21,0 20,8 50

26 Badania wyłączników różnicowoprądowych I u U L1 I rzecz I MZR I rzecz U L3 I u I MZR I rzecz I u I MZR U L2 Wykres fazorowy prądów podczas pomiaru rzeczywistego prądu różnicowego zadziałania RCD: I MZR prąd przy którym zadziałał wyłącznik różnicowoprądowy, I rzecz prąd zadziałania wyłącznika w instalacji bez prądu upływowego, I u wartość ustalonego prądu upływowego w badanej instalacji 51 Badania wyłączników różnicowoprądowych a) b) c) ΣI = 2 I R1 ΣI 2I R1 I R1 I R1 I C2 I C1 I C1 I R2 ΣI I R2 52

27 Sprawdzanie kolejności faz Próba jest konieczna w obwodach trójfazowych zasilających maszyny elektryczne, aby nie dopuścić do niewłaściwego kierunku wirowania ich wirników. 53 Wykonanie próby funkcjonalnej i operacyjnej Próby funkcjonalne są to próby działania sterownic, napędów, blokad i in., które mają na celu sprawdzenie, czy urządzenia te są właściwie zainstalowane, zmontowane i nastawione. Należy sprawdzić działanie systemów bezpieczeństwa, systemów monitorujących stan izolacji i innych. 54

28 Sprawdzanie spadku napięcia PN-HD : This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition: ( ) -Annex D: Example of a diagram suitable for evaluation of voltage drop. Content removed Spadek napięcia można sprawdzić wykonując: -pomiar impedancji pętli zwarciowej, -porównanie napięć przed i po załączeniu znanego obciążenia. Zgodnie z normą PN-HD :2008 spadek napięcia można sprawdzić na dwa sposoby: - wykorzystując diagram znajdujący się w załączniku D tejże normy, - wykonując pomiar impedancji pętli zwarciowej. 55 Wykorzystując diagram można określić największą dopuszczalną długość przewodu o określonym przekroju, wiedząc jaka jest wartość prądu szczytowego obciążenia. Zgodnie z tym diagramem największy dopuszczalny spadek napięcia wynosi 4%. Taka wartość spadku napięcia jest dopuszczalna począwszy od złącza aż do odbiorników. Diagram zakłada jednakowy przekrój przewodów od złącza do odbiornika, co w praktyce rzadko jest spełnione. Pozostaje więc pomiar impedancji pętli zwarciowej lub metoda obliczeniowa, jak przy projektowaniu instalacji. Sprawdzanie spadku napięcia Największy dopuszczalny spadek napięcia według PN-EN :

29 Pośrednie przemienniki częstotliwości L1 L2 L3 I > M PE dotyk bezpośredni dotyk pośredni 57 Pośrednie przemienniki częstotliwości Bezpiecznik jako urządzenie samoczynnie wyłączające zasilanie L1 L2 L3 prostownik obwód pośredniczący falownik M? PE Przy zwarciu doziemnym w obwodzie wyjściowym falownika, w obwodzie zasilającym płynie prąd symetryczny, nie można więc liczyć na zadziałanie bezpiecznika 58

30 Pośrednie przemienniki częstotliwości Ochrona przeciwporażeniowa przez samoczynne wyłączanie zasilania powinna być realizowana na tych samych zasadach, co w obwodach bez przekształtników, i jest skuteczna, jeżeli po wystąpieniu zwarcia L-PE: następuje wyłączenie zasilania w wymaganym czasie lub nie są przekroczone napięcia dotykowe dopuszczalne długotrwale. Można ewentualnie liczyć na zabezpieczenia wewnątrz przekształtnika, ale... Zabezpieczenia te są umieszczone po to, aby chronić przed skutkami cieplnymi i elektrodynamicznymi elementy przekształtnika, a nie dla celów ochrony przeciwporażeniowej. W razie zwarcia przez niewielką rezystancję następuje blokowanie zaworów, co skutkuje wyłączeniem napięcia wyjściowego przekształtnika. Jednakże w odniesieniu do ochrony przy uszkodzeniu stan blokowania zaworów przekształtnika nie jest uważany za samoczynne wyłączanie zasilania w rozumieniu normy, bo nie tworzy galwanicznej przerwy w obwodzie. 59 Pośrednie przemienniki częstotliwości Pozostaje zapewnienie odpowiednio małego napięcia dotykowego. Przy doziemieniu spadek napięcia na przewodzie ochronnym pomiędzy przekształtnikiem a miejscem gdzie są wykonane połączenia wyrównawcze nie powinien przekraczać napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale: RPE Ia UL gdzie: U L napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale, I a prąd wyłączający zabezpieczenia nadprądowego, R PE rezystancja przewodu ochronnego pomiędzy przekształtnikiem a połączeniami wyrównawczymi. 60

31 Pośrednie przemienniki częstotliwości 61 Źródło: Musiał E.: Zabezpieczanie silników zasilanych z przekształtników. W: [Materiały] Konferencja Automatyka, pomiary, zakłócenia Jurata, maja 2004 r. Gdańsk, INFOTECH 2004, s , Pośrednie przemienniki częstotliwości badanie stanu ochrony przeciwporażeniowej L1 L2 L3 M MIP PE Sprawdzanie skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączanie zasilania za pomocą zabezpieczenia nadprądowego w obwodzie zasilającym przekształtnika układ TN; MIP miernik impedancji pętli zwarciowej 62

32 Pośrednie przemienniki częstotliwości badanie stanu ochrony przeciwporażeniowej L1 L2 L3 M MIP PE Sprawdzanie skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączanie zasilania za pomocą zabezpieczenia nadprądowego w obwodzie wyjściowym przekształtnika układ TN; MIP miernik impedancji pętli zwarciowej 63 Pośrednie przemienniki częstotliwości badanie stanu ochrony przeciwporażeniowej Przeciążalność Falownik 1 kw Falownik 500 kva 5x max prąd roboczy do 1,6 ms 3x max prąd roboczy do 4,25 ms IGBT Module 5SNA 1200E A do 10 µs GBT (CM400DY- 12H, 400 A / 600 V) ok. 3x max prąd roboczy, µs 64

33 Pośrednie przemienniki częstotliwości Prąd różnicowy (ziemnozwarciowy) w obwodzie wyjściowym przemiennika. Częstotliwość PWM 3 khz Częstotliwość użytkowa 50 Hz i E i(t) E (t) 10 ms 10 ms i E (t) 10 ms 0,5 A 0,5 A 0,1 A 3 khz 0,1 A 50 Hz 150 Hz 3 khz 0 2,5 5 7, , , ,5 25 [khz] 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 [khz] i E (t) 10 ms 0,5 A 0,1 A 50 Hz 150 Hz [Hz] Pośrednie przemienniki częstotliwości Częstotliwość użytkowa 25 Hz i E (t) 10 ms i E (t) 10 ms 0,5 A 0,5 A 3 khz 0,1 A 0 2,5 5 7, , , ,5 25 [khz] 0,1 A 0 25 Hz 75 Hz 150 Hz 0,5 3 khz 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 [khz] 0,5 A i E (t) 10 ms 0,1 A 25 Hz 75 Hz 150 Hz [Hz] 66

34 Pośrednie przemienniki częstotliwości 0,3 I RMS I [A] 0,25 0,2 0,15 0,1 I PWM I M 0,05 0 I f [Hz] Zmiana udziału poszczególnych składowych prądu ziemnozwarciowego przy zwarciu w obwodzie wyjściowym przemiennika dla różnych częstotliwości użytkowych (od 1 Hz do 50 Hz). Częstotliwość PWM 3 khz 67 Pośrednie przemienniki częstotliwości a RCD a) b) RCD7 RCD6 RCD8 RCD9 RCD10 RCD19 RCD12 RCD18 RCD15 RCD17 I [ma] sin50hz RCD8 RCD9 RCD10 nie wyzwalają nawet przy 5 A 50Hz+PWM 25Hz+PWM 1Hz+PWM Przebieg prądu I [ma] RCD18 RCD15 RCD17 nie wyzwalają nawet przy 5 A sin50hz 50Hz+PWM 25Hz+PWM 1Hz+PWM Przebieg prądu Prąd zadziałania wybranych wyłączników różnicowoprądowych przy prądach różnicowych zawierających wiele wyższych harmonicznych. Wyłączniki: a) 30 ma typu AC, b) 30 ma typu A 68

35 Pośrednie przemienniki częstotliwości a RCD RCD8 RCD15 RCD12 I [ma] RCD6 RCD7 0 RCD f [Hz] Charakterystyka prądu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych w funkcji częstotliwości. Wyłączniki 30 ma typu AC: RCD6, RCD7, RCD8; typu A: RCD12, RCD15, RCD19 69 Pośrednie przemienniki częstotliwości a RCD Wyłączniki różnicowoprądowe typu F Oznaczenie literowe F Symbol graficzny lub Przebieg prądu różnicowego, pojawiającego się nagle lub stopniowo narastającego, przy którym jest zapewnione wyzwalanie wyłącznika jak dla wyłącznika A, prąd pulsujący stały ze składową wygładzoną 10 ma, prąd przemienny zawierający wyższe harmoniczne (zasilanie jednofazowe) 70

36 Pośrednie przemienniki częstotliwości a RCD Wyłączniki różnicowoprądowe typu B+ 71 Pośrednie przemienniki częstotliwości a RCD Na podstawie katalogu Na podstawie katalogu 72

37 Układy przekształtnikowe zalecenia ogólne PN-EN 50178:2003 Urządzenia elektroniczne do stosowania w instalacjach dużej mocy. PN-EN :2007 Elektryczne układy napędowe mocy o regulowanej prędkości Urządzenia elektroniczne przenośne o mocy nie większej niż 4 kva powinny być tak konstruowane, aby wystarczyły wyłączniki różnicowoprądowe typu A. W przypadku urządzeń elektronicznych przenośnych o mocy przekraczającej 4 kva lub zainstalowanych na stałe, ich konstrukcja może wymuszać konieczność zastosowania wyłącznika różnicowoprądowego typu B i wymaga to indywidualnej analizy. i t Typ B RCD i I ι t RCD S t Typ A RCD Typ A RCD i i t t Koordynacja wyłączników różnicowoprądowych, gdy w części instalacji może pojawić się prąd stały o pomijalnym tętnieniu 73 Typ A Zasilacze bezprzerwowe(ups) Klasyfikacja zasilaczy UPS wg PN-EN Podział przyjęty w normie PN-EN jest trzystopniowy oznaczenie zasilacza zawiera trzy człony. Pierwszy człon oznaczenia wskazuje zależność napięcia i częstotliwości na wyjściu od zaburzeń napięcia sieciowego. Według tego kryterium zasilacze UPS dzieli się na: VFI VI VFD Voltage and Frequency Independent (VFI) częstotliwość oraz kształt napięcia wyjściowego nie zależą od parametrów napięcia zasilającego UPS. Częstotliwość napięcia wyjściowego oraz jego kształt są utrzymywane w przedziale wymaganym normą. Voltage Independent (VI) wartość i kształt napięcia wyjściowego zależą od parametrów napięcia zasilającego UPS, ale utrzymywane są w gwarantowanym zakresie. Częstotliwość na wyjściu UPS jest taka sama, jak częstotliwość napięcia sieciowego. Voltage and Frequency Dependent (VFD) częstotliwość oraz kształt napięcia wyjściowego zależą od parametrów napięcia zasilającego UPS. 74

38 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Drugi człon oznaczenia Występują w nim dwie litery, które informują o kształcie przebiegu napięcia wyjściowego. Pierwsza litera dotyczy tego napięcia przy zasilaniu instalacji odbiorczej przy obecnym napięciu w sieci, a druga litera przy zasilaniu z baterii. S X Y Napięcie wyjściowe zasilacza jest sinusoidalne, jego stopień odkształcenia THD jest mniejszy niż 8%, niezależnie od tego, czy obciążenie probiercze jest liniowe czy nieliniowe. Napięcie wyjściowe jest sinusoidalne, jego stopień odkształcenia THD jest mniejszy niż 8% przy obciążeniu probierczym liniowym. Natomiast przy probierczym obciążeniu nieliniowym THD > 0,08, jeżeli obciążenie UPS przekracza granicę podaną przez producenta. Napięcie wyjściowe nie jest sinusoidalne, a stopień odkształcenia przekracza granice podane w normie. Przykładowe oznaczenia to SS, SX, SY 75 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Trzeci człon oznaczenia Trzeci człon oznaczenia zawiera trzy cyfry które informują o dynamicznej charakterystyce napięcia wyjściowego przy różnych zaburzeniach. Skala jest czteropunktowa (klasa 1 jest najlepsza, klasa 4 jest najgorsza). Pierwsza cyfra Druga cyfra Trzecia cyfra informuje o dynamice napięcia wyjściowego przy zmianie trybu pracy: sieć bateria łącznik obejściowy skokowej zmianie probierczego obciążenia liniowego przy zasilaniu sieciowym i bateryjnym skokowej zmianie probierczego obciążenia nieliniowego przy zasilaniu sieciowym i bateryjnym Oznaczenie 111 wskazuje, że UPS ma najwyższą klasę w każdej kategorii 76

39 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Pełne oznaczenie: VFI SS 111 UPS najwyższej klasy 77 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Zasilacze przemysłowe o mocy kva Wejście Model Moc czynna Napięcie zasilające Zakres napięcia Częstotliwość kw 380 / 400 / 415 VAC Vac 50 / 60 Hz Zakres częstotliwości +/-5% Wejściowy wsp. mocy 0,8 Soft Start Wyjście Napięcie nominalne 0-100% 10 sekund 380 / 400 / 415 VAC Współczynnik mocy 0,8 Regulacja napięcia statyczna / dynamiczna ± 1% / ± 3% Częstotliwość 50/60 Hz± 0,1 % Przeciążalność falownika 110% - 5 godzin; 125% - 10 minut; 150% - 60 sekund Odporność zwarciowa 300% wartości prądu nominalnego przez 5 sekund Współczynnik szczytu 3:1 78 Źródło:

40 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Znamionowy współczynnik mocy obwodu wyjściowego zasilacza UPS. Zasilacze mniejszej mocy: λ n = 0,6 0,7 Zasilacze dużej mocy λ n 0,8. Ważne! Nie można przekroczyć ani podanej przez producenta wartości mocy pozornej S n, ani wartości mocy czynnej λ n S n. Przykładowo jeżeli zasilacz ma moc znamionwą 10 kva i znamionowy współczynnik mocy obwodu wyjściowego λ n = 0,8, to zasilacza tego nie można obciążyć ani mocą pozorną większą niż 10 kva, ani mocą czynną większą niż 8 kw. Nawet gdyby zasilacz ten miał pracować w obwodzie charakteryzującym się współczynnikiem λ n = 1 (obciążenie wyłącznie mocą czynną), to i tak nie można przekroczyć mocy równej 8 kw. 79 Zasilacze bezprzerwowe(ups) W danych katalogowych UPS podaje się największy dopuszczalny współczynnik szczytu k s (ang. crest factor) stosunek wartości szczytowej prądu do wartości skutecznej, przy którym gwarantuje się moc znamionową. Zwykle wystarcza standardowy współczynnik k s = 3 (zasilanie urządzeń elektronicznych, np. komputerów) W przypadku zasilania urządzeń przemysłowych może być potrzebny wyższy współczynnik szczytu, np. k s = 5. Ważne! Jeżeli z zasilacza UPS o S n = 50 kva i znamionowym współczynniku szczytu k sn = 3 zasila się odbiorniki charakteryzujące się prądem obciążenia o k sx = 5, to należy skorygować obciążalność zasilacza: S k sx = 5 = 3 50 = 30 kva 5 80

41 Zasilacze bezprzerwowe(ups) stan pracy On Inverter łącznik obejściowy ręczny "manual bypass" sieć zasilająca prostownik przekształtnik DC/DC przekształtnik DC/AC łącznik energoelektroniczny "static switch" instalacja odbiorcza układ ładowania baterii akum. bateria akumulatorów 81 Zasilacze bezprzerwowe(ups) stan pracy On Battery łącznik obejściowy ręczny "manual bypass" sieć zasilająca prostownik przekształtnik DC/DC przekształtnik DC/AC łącznik energoelektroniczny "static switch" instalacja odbiorcza układ ładowania baterii akum. bateria akumulatorów 82

42 Zasilacze bezprzerwowe(ups) stan pracy On Bypass Static Switch łącznik obejściowy ręczny "manual bypass" sieć zasilająca prostownik przekształtnik DC/DC przekształtnik DC/AC łącznik energoelektroniczny "static switch" instalacja odbiorcza układ ładowania baterii akum. bateria akumulatorów 83 Zasilacze bezprzerwowe(ups) stan pracy On Manual Bypass łącznik obejściowy ręczny "manual bypass" sieć zasilająca prostownik przekształtnik DC/DC przekształtnik DC/AC łącznik energoelektroniczny "static switch" instalacja odbiorcza układ ładowania baterii akum. bateria akumulatorów 84

43 Zasilacze bezprzerwowe(ups) UPS 85 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Przykładowa zależność obciążenie największy dopuszczalny czas pracy UPS 5 kva 1f/1f I I n 50 ms >410% 410% 320 ms 150% 125% 102% 30 s 60 s bez ograniczenia czasu t 86

44 Zasilacze bezprzerwowe(ups) Przykładowa zależność obciążenie największy dopuszczalny czas pracy UPS 30 kva 3f/3f I I n 70 ms >350% 350% 2 s 150% 125% 102% 30 s 60 s bez ograniczenia czasu t 87 Zasilacze bezprzerwowe(ups) 88 Źródło:

45 Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej Pomiar impedancji pętli zwarciowej przykładowe wyniki pomiarów UPS 30 kva Z tr = 0,35 Ω (równoważny transformator 30 kva) Cu 6 mm 2 6 m R pr = 0,036 Ω (2x6 m) Z s 1,6 Ω Cu 1,5 mm 2 50 m R po = 1,21 Ω (2x50 m) Z s = 1,60 Ω "On Inverter" Zmierzona impedancja pętli zwarciowej Z s = 1,70 Ω "On Battery" Z s = 1,66 Ω "On Bypass - Static Switch" 89 Z s = 1,59 Ω "On Manual Bypass" Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej UPS t [s] 10 4 Źródło: materiały firmy ETI I [A] 10 3 > ms s 10 1 B C D , s 60 s bez ograniczenia czasu t 10-3 x I n 1,45 1,13

46 Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej Oscylogramy prądu zwarciowego: UPS 30 kva, pomiar na końcu obwodu odbiorczego o przekroju przewodu 1,5 mm 2 On Inverter prąd rzeczywisty: 81,4 A prąd na podstawie pomiaru IPZ: 80,4 A On Battery prąd rzeczywisty: 77,9 A prąd na podstawie pomiaru IPZ: 80,5 A 91 Źródło: Przechowski A.: Badania i ocena skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach elektrycznych z bezprzerwowymi zasilaczami UPS, Praca dyplomowa inżynierska, Politechnika Gdańska, 2007 Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej Dla porównania przebiegi prądu ziemnozwarciowego w obwodzie wyjściowym przekształtnika zastosowanego do regulacji prędkości obrotowej silnika Zasilanie silnika 50 Hz 0,5 A 0,1 A i E (t) 3 khz 10 ms 0 2,5 5 7, , , ,5 25 [khz] Zasilanie silnika 25 Hz 0,5 A i E (t) 10 ms 0,1 A 3 khz 0 2,5 5 7, , , ,5 25 [khz] Zasilanie silnika 1 Hz 0,5 A i E (t) 10 ms 92 1 Hz 0,1 A Hz [Hz]

47 Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej Wpływ pracujących odbiorników w instalacji na dokładność pomiaru impedancji pętli zwarciowej Przykładowe wyniki pomiarów stan pracy On Inverter miejsce pomiaru bez obciążenia UPS 5 kva z obciążeniem 80% bez obciążenia UPS 30 kva z obciążeniem 70% blisko UPS 0,56 Ω 0,48 Ω 0,38 Ω 0,29 Ω na końcu długiego obwodu odbiorczego 1,85 Ω 1,72 Ω 1,60 Ω 1,55 Ω 93 Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej a) źródło sieć rozdzielcza instalacja miernik Z T Z s Z i L Ł E Z 0 U 1 U 2 U = 1 U 2 U Z Z = 1 0 Z 0 1 U 2 U 2 PE I M impedancja pętli Z = Z T + Z s + Z i b) c) przypadek szczególny (równość argumentów φ 0 = φ) U 1 U 1 - U 2 I M X U 2 U 1 I M φ 0 U 2 I M X 0 φ I M R U 1 -U 2 I M φ 0 I M X 0 φ I M R I M X 94 I M R 0 U 1 - U 2 I M R 0 U 1 -U 2 = U 1 - U 2

48 Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej źródło sieć rozdzielcza instalacja miernik Z T Z s Z i I Z I M L Ł Iodb E Z odb U Z 1 0 U 2 odbiornik PE I M impedancja pętli Z = Z T + Z s + Z i Rys. Schemat zastępczy obwodu przy pomiarze impedancji pętli zwarciowej w sieci z pracującymi odbiornikami Napięcie przy otwartym łączniku Ł nie jest napięciem źródła zasilania sieci U1 E i można je określić następująco: Z odb E U1 = E = Z + Z Z odb 1+ Z Przy zamkniętym łączniku Ł mierzone jest napięcie U2 wyrażone zależnością: odb 95 Z odb Z 0 Z odb + Z 0 E U 2 = E = Z odb Z 0 Z Z Z Z odb + Z 0 Z 0 Z odb Zasilacze bezprzerwowe(ups) a pomiary impedancji pętli zwarciowej Impedancję pętli zwarciowej Zmo mierzoną w pobliżu pracującego odbiornika można przedstawić następująco: U ( ) = 1 U2 U = 1 Z Z Z 1 = 1+ odb mo Z0 Z0 1 I M U2 Z 0 Z odb + Z 0 δz mo [%] -25 φ odb= 0 o φ = 30 o odb -50 φ = 60 o odb φ [ o ] Rys. Błędy pomiaru impedancji pętli δzmo = f(φ) w sieci z pracującym odbiornikiem: Z = 1 Ω, Zodb = 5 Ω, Z 0 = 20 Ω, φ 0 = 0 96

49 Zasilacze bezprzerwowe(ups) UPS z transformatorem UPS L1 L2 L3 N PE AC DC DC AC L1 L2 L3 N PE 97 Zasilacze bezprzerwowe(ups) UPS z transformatorem Układ TT UPS Układ sieci w instalacji odbiorczej TT, TN? L1 L2 L3 N AC DC DC AC L1 L2 L3 N PE PE 98